PCL839控制卡在工作台速度控制中的应用.doc

1、摘 要本课题是在Windows环境下采用Visual Basic开发精密工作台的控制软件。软件界面简洁、美观，使用方便。本软件具备高速运动控制的基本功能。通过它不仅可以实现精密工作台的开环和梯形速度曲线控制，还能使工作台的最高运动速度达到工作台机电系统的最大运动速度。为了使精密工作台运行平稳、定位精度高，系统硬件的控制部分主要是采用研华IPC工控机和PCL839步进电机控制卡。PCL839的利用提高了整个运动控制系统的整体性能，使之成为控制系统的关键控制部件。系统的软件部分采用Visual Basic 6.0进行编译。首先，设计了面向用户的友好化界面；其次，对精密工作台的开环控制进行编程，使之

2、实现梯形速度运动变化曲线；第三，Visual Basic 通过839p.bas调用Ads839p.dll的内部函数，对PCL839的寄存器进行读写操作，实现I/O端口的输入和输出。最后通过VB皮肤包对用户界面美化，生成最终的EXE可执行文件。经过本课题的研究与设计，基本上解决了计算机和精密工作台之间的衔接问题。使用户能简单快捷的对工作台的运动速度进行控制。用户通过本软件，不仅可以实现精密工作台的开环和梯形速度曲线控制，还能使工作台的最高运动速度达到工作台机电系统的最大运动速度。本课题可用于教学实验，它能够使人直观地了解精密工作台的组成和梯形速度曲线的原理。所以开发设计和研究精密工作台有广泛的实

3、际意义和应用前景。关键字：精密工作台；PCL839；55BF003步进电机；滚珠丝杠；BQD-443驱动器AbstractThis paper introduced a control software developed using Visual Basic in the Windows environment, which controls a precise machine table. The interface is simple, elegant, and easily to use. The software is biased with the high-speed motio

4、n control functions. It not only can get a speed curve of the machine table open-loop control, but also but also enable the table to reach the maximum velocity of the largest electro-mechanical systems.In order to get a smooth and high accuracy positioning operation. The system hardware use Advantec

5、h IPC and PCL839. The using of PCL839 improves the whole system activity. Which makes itself been a key part of the controlling system.The software of the system was edited by Visual Basic. First of all, design a user-friendly interface; secondly, edit an open-loop control system to make the table a

6、 trapezoidal speed curve movement; thirdly, operate PCL839 register reading and writing make the I/O could input and output data though the function of Ads839p.dll using 839p.bas which in Visual Basic language. Finally, beauty user interface using VB skin package and generate the final EXE file. Use

7、r through this software，It not only can get a speed curve of the machine table open-loop control, but also but also enable the table to reach the maximum velocity of the largest electro-mechanical systems. After the research and design the communication problem between computer and precise machine t

8、able has been solved in some degree. The user could control the speed of precise machine table quickly and easily. Users through this software，It not only can get a speed curve of the machine table open-loop control, but also but also enable the table to reach the maximum velocity of the largest ele

9、ctro mechanical systems.This topic is applied to teaching experiments, It can make the person directly to understand Principle of machine table, trapezoidal speed curve, etc. Therefore, to development, design and research the manipulator has extensive practical significance and application prospect.

10、Keywords：PCL839：55BF003 Stepping Motor ; Ball screws ; BQD-443 drive目 录引言11 系统方案21.1 系统要求21.2 系统方案总分析21.3 PCL839控制工作台系统的硬件选用31.4 PCL839控制工作台系统的软件设计方案42 系统硬件分析62.1 硬件的控制部分分析62.1.1 55BF003反应式步进电机62.1.2 步进电机驱动器82.1.3 PCL839控制卡102.2 机械本体分析132.2.1 滚珠丝杠副132.2.2 导杆142.2.3 支承152.2.4 机座153 系统软件设计163.1 本系统软件设

11、计思想163.2 本系统的软件设计163.2.1 PCL839 的寄存器163.2.2 研华Ads839p.dll动态链接库213.2.3 VB皮肤包223.3 用户界面设计223.4 软件的程序设计233.5 应用软件对精密工作台的控制313.5.1 精密工作台的梯形速度曲线控制313.5.2 精密工作台最大运动速度的实现323.6 应用软件的使用说明324 结论34谢 辞35参考文献36引言精密工作台系统在近代工业生产和科学研究领域内占有极为重要的地位。目前已广泛应用于测量、激光焊接、涂胶、打孔、插件、小型数控机床、射线扫描、雕铣机及实用教学等场所。精密工作台性能的好坏直接影响精密加工水平

12、、精密测量水平哈超大规模集成电路生产水平。同时它的各项技术指标是各国高技术发展水平的重要标志。精密工作台的执行部件可以选择步进电机和直流电机。步进电机它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。步进电机很容易用微机实现数字控制，它被广泛应用于开环结构的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得交稿的位置精度。直流电机具有较高的响应速度、精度和优良的控制特性。所以直流电机多用于精密工作台的闭环控制。本系统的主要是对精密工作台的运动控制。系统采用步进电机有很多优点。首先，工作台的工作状态不易受各种干扰因素（如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等）的影响，只要在它们的大小未引起步进电机产生“

13、丢步”现象之前，就不影响精密工作台的正常工作；其次，步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“零”，不会使工作台长期积累误差；第三，控制性能好在起动、停止、反转时不易“丢步”。系统的硬件控制部分主要是采用研华IPC工控机和PCL839步进电机控制卡。在基于 IPC 的机电一体化运动控制系统中，运动控制卡是关键控制部件之一，充分利用运动控制卡的软硬件资源，能够提高整个运动控制系统的性能。本课题在对 PCL839步进电机运动控制卡进行分析的基础上，将其应用与单轴精密工作台的步进电机高速运动控制。系统的软件部分采用Visual Basic 6.0

14、为编程主体。通过Visual Basic 6.0设计用户界面和程序代码。Visual Basic 6.0本身不能对I/O端口操作，但Visual Basic 6.0可以通过839p.bas调用Ads839p.dll的函数就，就可以对PCL839的寄存器进行读写操作。再通过VB皮肤包使用户界面得以美化，最终生成EXE可执行文件。1 系统方案1.1 系统要求(1) 以PCL839+步进电机控制卡和工控微机为控制平台，采用Visual Basic开发步进电机高速运动控制的应用程序。要求用户界面简洁、美观、使用方便，软件具备高速运动控制的基本功能。(2) 最高运动速度达到工作台机电系统能够达到的最大运

15、动速度，工作台运行平稳。(3)步进电机采用开环和梯形速度曲线控制。1.2 系统方案总分析精密工作台的运动速度与步进电机的转速和丝杆的导程有关。如果工作台的丝杆选定后，工作台的速度就只受步进电机控制了。所以对精密工作台的控制实际上就是对步进电机的控制。精密工作台要达到其最大速度，只需通过步进电机控制器输出一定的脉冲频率来控制步进电机的转速即可。图1-1 步进电机的速度曲线精密工作台采用梯形速度曲线控制。如图1-1所示，梯形速度曲线一般包括“启动加速高速运行（匀速）减速停止”五个阶段，如果移动的距离很短则为三角形速度特性。步进电机在低于启动频率下启动，然后逐步增加脉冲频率直到所希望的速度，加速度的

16、设置保证电机不发生失步，并尽量缩短启动加速时间。为了保证电机的定位精度，在停止以前必须使电机从最高速度逐步减小脉冲率降到能够停止的速度（等于或稍大于启动速度）。步进电机拖动负载高速移动一定距离并精确定位时，通常采用梯形速度曲线。本系统通过VB设置步进电机控制卡的参数，然后通过控制卡输出脉冲来实现步进电机的梯行速度曲线。所以本课题的方案流程为：首先通过VB应用软件控制步进电机控制卡输出脉冲，脉冲信号再经过驱动电路放大，然后驱动步进电机运转。步进电机带动丝杠旋转，使工作台拖到负载做直线运动。具体结构如图1-2所示。图1-2 工作台开环控制原理图1.3 PCL839控制工作台系统的硬件选用本课题要求