一種基于dsp和fpga的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型的目的是提供一種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺，包括上位機，上位機上連接有CAN總線接口卡，CAN總線接口卡連接有CAN總線，CAN總線連接有交流伺服器，交流伺服器連接有伺服電機，伺服電機上有電火花電極。本實驗平臺將總線技術(shù)融合其中，采用CAN總線提高了多軸聯(lián)動伺服系統(tǒng)的控制精度，增加了系統(tǒng)的可靠性；交流伺服器采用DSP+FPGA的結(jié)構(gòu)，利用了電機控制專用的DSP的豐富硬件性能，實現(xiàn)了控制器和驅(qū)動器的合二為一，提高了運算速度、優(yōu)化了硬件電路、減小了驅(qū)動器體積。
【專利說明】—種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及數(shù)控機床領(lǐng)域，尤其涉及一種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于自動化設(shè)備，特別是輕工包裝機械、印刷機械和專用數(shù)控加工設(shè)備中，其特點是控制軸數(shù)多，同步要求高。目前多軸聯(lián)動伺服控制多采用串行通訊的控制方法，但隨著模塊的增多和通訊距離的增加，形成的積累延時誤差對各模塊間的同步運動造成很大的影響。
[0003]傳統(tǒng)的高精度電機運動控制一直是按照控制器和驅(qū)動器分離的道路相互獨立發(fā)展，隨著DSP技術(shù)的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，出現(xiàn)了全數(shù)字的控制電機驅(qū)動器，為全數(shù)字電機控制提供了廣闊的發(fā)展空間。電機控制專用DSP內(nèi)部帶有完善的電機控制所需要的各類信號的產(chǎn)生和檢測單元，大大減輕了 DSP內(nèi)部CPU的負擔。同時隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，SERCOS、CAN等現(xiàn)場總線得到了廣泛的應(yīng)用。這些技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)化的控制和驅(qū)動一體的電機控制設(shè)備提供了技術(shù)條件。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型是提供一種連接簡單可靠、使用方便的基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺，解決了【背景技術(shù)】中出現(xiàn)的問題。
[0005]本實用新型的目的是提供一種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺，包括上位機，上位機為PC機，上位機上連接有CAN總線接口卡，CAN總線接口卡連接有CAN總線，CAN總線連接有交流伺服器，交流伺服器連接有伺服電機，伺服電機上有電火花電極。
[0006]進一步改進在于:所述交流伺服器包括有X軸交流伺服器、Y軸交流伺服器、Z軸交流伺服器，分別控制伺服電機的X軸、Y軸和Z軸，交流伺服器通過CAN總線和上位機相連。
[0007]進一步改進在于:所述上位機對所述界面進行參數(shù)設(shè)計、發(fā)送控制命令和數(shù)據(jù)信息、對運動數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息進行采集和顯示，通過CAN總線接口卡實現(xiàn)PC機和多軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組網(wǎng)連接。
[0008]進一步改進在于:所述交流伺服器采用DSP+FPGA的結(jié)構(gòu)，所述DSP控制器為TMS320F2812數(shù)字信號處理器，F(xiàn)PGA控制器采用ACEX1K30可編程邏輯門陣列；DSP完成算法的實現(xiàn)、PWM信號的輸出和模擬信號的檢測等功能；FPGA完成I/O 口擴展、鍵盤的掃描、霍爾信號檢測和保護信號的處理等功能。
[0009]本實用新型的有益效果:本實驗平臺將總線技術(shù)融合其中，采用CAN總線提高了多軸聯(lián)動伺服系統(tǒng)的控制精度，增加了系統(tǒng)的可靠性；交流伺服器采用DSP+FPGA的結(jié)構(gòu)，利用了電機控制專用的DSP的豐富硬件性能，實現(xiàn)了控制器和驅(qū)動器的合二為一，提高了運算速度、優(yōu)化了硬件電路、減小了驅(qū)動器體積。
[0010]【專利附圖】

【附圖說明】[0011]圖1是本實用新型的示意圖。
[0012]其中:1_上位機，2- CAN總線接口卡，3-CAN總線，4-交流伺服器，5-伺服電機，
6-電火花電極，7-X軸交流伺服器，8- Y軸交流伺服器，9- Z軸交流伺服器。
【具體實施方式】
[0013]為了加深對本實用新型的理解，下面將結(jié)合實施例對本實用新型作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限定。
[0014]如圖1所示，本實施例提供一種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺，包括上位機I，上位機I上連接有CAN總線接口卡2，CAN總線接口卡2連接有CAN總線3，CAN總線3連接有交流伺服器4，交流伺服器4連接有伺服電機5，伺服電機5上有電火花電極6。所述交流伺服器4包括有X軸交流伺服器6、Y軸交流伺服器7、Ζ軸交流伺服器8，分別控制伺服電機5的X軸、Y軸和Z軸。所述上位機I對所述界面進行參數(shù)設(shè)計、發(fā)送控制命令和數(shù)據(jù)信息、對運動數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息進行采集和顯示，通過CAN總線接口卡2實現(xiàn)上位機I和多軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組網(wǎng)連接。所述交流伺服器4采用DSP+FPGA的結(jié)構(gòu)；所述DSP控制器為TMS320F2812數(shù)字信號處理器，F(xiàn)PGA控制器采用ACEX1K30可編程邏輯門陣列。DSP內(nèi)部主要包括A/D轉(zhuǎn)換器、串行通信器、事件管理器塊等，DSP主要完成算法的實現(xiàn)、PWM信號的輸出和模擬信號的檢測等功能，DSP通過采集光電編碼器的反饋信號，得到當前電機的位置和速度，通過自帶的SPI 口讀取電流采樣電路和A/D轉(zhuǎn)換電路的結(jié)果，再通過軟件PID調(diào)節(jié)器，得到PWM輸出，以獲得給定的速度、位置和力矩；FPGA其內(nèi)部主要包括故障處理機、數(shù)字I/O端口等，F(xiàn)PGA主要完成I/O 口擴展、鍵盤的掃描、霍爾信號檢測和保護信號的處理等功能，F(xiàn)PGA的故障處理機可以對過流、短路、過載、缺相、主電路過壓/欠壓、控制電路欠壓、編碼器異常、超速、位置超差、電機過熱等故障信號進行實時處理，電流反饋信號從霍爾電流傳感器得到，通過數(shù)字I/O端口送入FPGA內(nèi)部進行處理。
[0015]本實驗平臺將總線技術(shù)融合其中，采用CAN總線提高了多軸聯(lián)動伺服系統(tǒng)的控制精度，增加了系統(tǒng)的可靠性；交流伺服器采用DSP+FPGA的結(jié)構(gòu)，利用了電機控制專用的DSP的豐富硬件性能，實現(xiàn)了控制器和驅(qū)動器的合二為一，提高了運算速度、優(yōu)化了硬件電路、減小了驅(qū)動器體積。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺，包括上位機(1)，其特征在于:上位機(I)上設(shè)置有CAN總線接口卡(2 )，CAN總線接口卡(2 )連接有CAN總線(3 )，CAN總線(3)連接有交流伺服器(4)，交流伺服器(4)連接有伺服電機(5)，伺服電機(5)上有電火花電極(6)。
2.如權(quán)利要求1所述一種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺，其特征在于:所述交流伺服器(4)包括三套，有X軸交流伺服器(7)、Y軸交流伺服器(8)、Ζ軸交流伺服器(9 )，分別控制伺服電機(5 )的X軸、Y軸和Z軸。
3.如權(quán)利要求1所述一種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺，其特征在于:所述上位機為PC機。
4.如權(quán)利要求1所述一種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺，其特征在于:所述交流伺服器(4)包括有DSP控制器和FPGA控制器。
5.如權(quán)利要求3所述一種基于DSP和FPGA的網(wǎng)絡(luò)化交流伺服系統(tǒng)實驗平臺，其特征在于:所述DSP控制器為TMS320F2812數(shù)字信號處理器，F(xiàn)PGA控制器采用ACEX1K30可編程邏輯門陣列。
【文檔編號】G05B19/18GK203759487SQ201420121250
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】陳孟元, 曹龍, 袁苑, 劉正凱, 朱楓, 謝義建, 呂亞運, 汪鵬, 劉怡君 申請人:安徽工程大學(xué)