CAMC―IP型二軸運動(dòng)控制電路的功能及應用

摘 要：(CAMC―IP是韓國AXT公司開(kāi)發(fā)的二軸運動(dòng)控制電路，詳細介紹CAMC―IP的主要功能、特點(diǎn)及其內部結構，簡(jiǎn)要介紹以CAMC―IP為核。的基于PCI總線(xiàn)運動(dòng)控制卡的設計。
關(guān)鍵詞：CAMC一IP；運動(dòng)控制；PCI總線(xiàn)；應用；設計

1 引言
CAMC―IP是韓國AXT公司生產(chǎn)的一款用于二軸運動(dòng)控制的電路，它利用脈沖輸出改變速度和移動(dòng)量．可以對步進(jìn)電機和伺服電機進(jìn)行精確的位置控制、速度控制和線(xiàn)性，圓弧插補驅動(dòng)等；它還具有多軸同步功能，可以利用同步協(xié)調控制多個(gè)軸；它的中斷功能可提高系統的反應性能。另外，它的輸入，輸出信號均為數字信號，如果是從模擬傳感器反饋的信號。則需要通過(guò)模，數轉換之后再到達該電路的輸入端。它的數據總線(xiàn)可以根據實(shí)際需要進(jìn)行選擇．可以是8位或16位。

2 內部結構和引腳功能
圖1是CAMC―IP的功能結構框圖，它包括X軸和Y軸的插補和控制等。該電路內部由主機接口、寄存器組、計數，比較器、脈沖發(fā)生器等功能模塊組成。其中主機接口主要連接數據信號和控制信號：脈沖發(fā)生器則作為脈沖的輸出信號源，它的輸出有二種：脈沖和方向、PWM信號和參考時(shí)鐘的二分頻脈沖。

圖2示出該電路的引腳排列，它共有。128個(gè)引腳，封裝形式為128QFP。表1列出該電路部分引腳的功能。

3 主要功能和特征
(1)電源電壓：+3.3 V；
(2)輸入信號的最高電平：+5 V；
(3)輸出的最高脈沖頻率為4．096 Mp／s；
(4)獨立的2軸驅動(dòng)：一塊電路可以成功地控制2軸的電機運動(dòng)，并且功能完全相同；
(5)多種加速/減速控制：每個(gè)軸都可以進(jìn)行S曲線(xiàn)、梯形加速和減速控制，且每個(gè)軸加速和減速的速率都可以單獨設置；
(6)插補功能：該電路具有線(xiàn)性插補、圓弧插補和位模式插補功能。其中，2軸線(xiàn)性插補和圓弧插補的坐標范圍都是一2147 483 647~+2 147 483 647，在整個(gè)指定的插補范圍內，插補精度是0．5 LSB；
(7)運行模式：支持10種運行模式，分別為連續運行、信息查詢(xún)、零點(diǎn)回歸、脈沖預設置、傳感器檢測、線(xiàn)性插補、圓弧插補、位模式插補和MPG運行模式；
(8)多軸同步：該電路具有同步信號輸入引腳．當要求多個(gè)電路以共同的時(shí)序進(jìn)行同步工作時(shí)?？梢允乖撘_連接同一個(gè)輸入信號：當沒(méi)有同步要求時(shí)此引腳可以不工作：
(9)限位停止：它對電機的正向，反向運轉都有獨立停止，減速限制信號，限制停止信號的有效狀態(tài)可以由軟件來(lái)設置：
(10)數據的錯誤判斷：通過(guò)設置寄存器，如果數據中有錯誤或者在電機預執行時(shí)有錯誤，電機都會(huì )立即停止運轉：
(11)過(guò)范圍檢測功能：將內部計數器和外部計數器的差值范圍寫(xiě)到過(guò)范圍檢測的數據寄存器中，如果它們之間的差值大于預先設定的范圍，那么電機就應該立即停止或者減速運轉：
(12)循環(huán)計算功能：擁有內部，外部循環(huán)計數和兩個(gè)32位寄存器，用于設定計數范圍。該功能可以使計數器在其設定的計數范圍內無(wú)限制循環(huán)計數；
(13)對減速停止工作模式的增強：當電機正在運轉時(shí)．執行減速停止命令時(shí)可以在減速后使電機停止運轉．或者使電機恒速運轉；
(14)軟件限位的設置功能：根據內部／外部計數器的值來(lái)設定比較數據，特定的位置可以由軟件來(lái)限制：
(15)輸入，輸出信號：每個(gè)軸有12個(gè)輸入信號用于驅動(dòng)過(guò)程中位移和速度的變化，同時(shí)也有12個(gè)輸出信號．輸出信號在不同的模式之下具有不同的用途。

4 應用
利用該運動(dòng)控制電路可以設計出高性能和高精度的運動(dòng)控制器或者運動(dòng)控制卡．滿(mǎn)足當前先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。一個(gè)完整運動(dòng)控制系統的結構框圖如圖3所示．先將控制命令寫(xiě)入計算機，計算機就會(huì )發(fā)出相應的運動(dòng)指令給運動(dòng)控制器，然后運動(dòng)控制器再將脈沖和方向輸出給控制執行機構的驅動(dòng)器．同時(shí)還包括信息的反饋環(huán)節，構成一個(gè)閉環(huán)系統。

運動(dòng)控制卡的硬件結構框圖如圖4所示。

它利用。PCI總線(xiàn)實(shí)現計算機與控制卡之間的信息傳遞，其中PCI采用高度綜合化的局部總線(xiàn)結構，具有高性能和高吞吐量．并且可同時(shí)支持多組外圍設備，同時(shí)可提供32位或64位數據寬度。這里，筆者采用32位數據寬度，可提供最大132 MB／s的數據傳輸率。另外．以運動(dòng)控制電路CAMC―IP為核心，每個(gè)軸分別由脈沖信號，通用I／O信號及報警、限位等信號來(lái)控制。

其中PCI接口模塊利用PCI9052型接口電路來(lái)完成．它的主要信號有地址、數據多路復用的輸入／輸出信號、總線(xiàn)命令和字節使能多路復用信號、奇偶校驗信號、幀周期信號、主(從)設備準備好信號、停止數據傳送信號、初始化設備選擇信號、設備選擇信號、數據奇偶校驗錯誤報告信號、系統錯誤報告信號、時(shí)鐘輸入信號、復位信號、中斷信號和鎖定信號。

上位機通過(guò)PCI總線(xiàn)把命令寫(xiě)入運動(dòng)控制電路，運動(dòng)控制電路接收到上位機的指令后，給驅動(dòng)器發(fā)出控制脈沖來(lái)完成各種運動(dòng)控制。其控制過(guò)程可以分為指令控制模式過(guò)程和運動(dòng)參數的讀出過(guò)程。首先將緩沖參數地址寫(xiě)入運動(dòng)參數．接著(zhù)將緩沖的命令地址寫(xiě)入寄存器地址，當所有的運動(dòng)參數都寫(xiě)入后就可以寫(xiě)入開(kāi)始運動(dòng)命令．使電路產(chǎn)生脈沖：首先讀出的是運動(dòng)參數的地址(也就是寄存器地址)．然后再讀出運動(dòng)參數值。

5 結束語(yǔ)
先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展對機電設備的運動(dòng)控制提出了新的要求，要求實(shí)現高速度和高精度的位置伺服或軌跡跟蹤控制，以獲得控制系統的高精度和高效率．而運動(dòng)控制電路在其中充當著(zhù)主要的作用。本文介紹的CAMC―IP是一款功能強大的運動(dòng)控制電路．具有良好的二軸控制性能及插補功能?？墒拐麄€(gè)系統獲得較好的工作性能。