嵌入式PLC芯片組實現kp3－05m06r型運動控制器

1 引言

本文作者利用黃石市科威自控有限公司的嵌入式plc芯片組，設計出了kp3-05m06r型運動控制器。該控制器集plc、can總線、rs485/232等功能于一體，與步進驅動器或伺服驅動器配套使用，具有對步進電機或伺服電機進行點動、定位、脈沖正反插補、脈沖分頻等功能。多個運動控制器通過can通信接口互連，其中一臺運動控制器作為主站，其余運動控制器均作從站。該系統可接人機界面，實現工藝集中顯示、控制和管理，如配備web服務器還可實現控制系統的遠程監控和診斷。

2 運動控制器的功能

自2005年至今，kp3-05m06r型運動控制器在紡織、印染行業現場應用了數千臺。實踐證明該款控制器不但性能優越，而且使用和維護非常簡便。其中主要參數如下：

輸入：5路光耦+1路最高100khz脈沖信號。

輸出：6路繼電器+5路晶體管+1路0～10vdc +1路級連脈沖+1路分頻脈沖。

通信功能：

can接口，波特率160kbit/s，可實現多個運動控制器互連;

串口0，可完成梯形圖下載、監控、接字符屏或人機界面;

串口1，支持三菱fx2n計算機鏈接方式格式1的部分主從協議，按此協議可實現本運動控

制器與fx2n系列plc、操作終端或其他設備互連，完成信息交換、參數設置、異地操作等功能。

控制功能：

脈沖分頻，頻率=輸入脈沖頻率/k，其中4.000≤k∞，小數點后有效數字為3位;

脈沖點動，自動定位，直線插補;

編程語言：

梯型圖語言，與三菱fx2n指令兼容。

3 硬件設計方案

3.1 主控制器及外圍電路框圖

主控制器及外圍電路框圖如圖1所示。

圖1 主控制器及外圍電路框圖

3.2 從控制器及外圍電路框圖

從控制器及外圍電路框圖如圖2所示。

圖2 從控制器及外圍電路框圖

4 軟件設計方案

4.1 主控制器軟件設計

主控制器采用嵌入式plc芯片組，完成開關量輸入輸出、uart0、uart1、can、rs485/232互連和通信功能。基本軟件框架由以下七個子程序組成。

init-config：端口初始化程序，完成輸入輸出端口配置，中間變量初始化，啟動spi。

init-start：上電初始化程序，復位所有輸出口。

init-set：設置初始化程序，復位所有輸出口。

init-run：運行初始化程序。

step：指令周期掃描程序

tms：2.5ms周期掃描程序，采樣輸入口狀態、刷新輸出口狀態、spi通信報文的發送和接收。

scan：演算周期掃描程序，輸入口狀態濾波，spi通信報文的解讀。