嵌入式PLC芯片組實(shí)現(xiàn)kp3－05m06r型運(yùn)動(dòng)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(shè)計(jì)出了kp3-05m06r型運(yùn)動(dòng)控制器。該控制器集plc、can總線、rs485/232等功能于一體，與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器或伺服驅(qū)動(dòng)器配套使用，具有對(duì)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)、定位、脈沖正反插補(bǔ)、脈沖分頻等功能。多個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器通過can通信接口互連，其中一臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器作為主站，其余運(yùn)動(dòng)控制器均作從站。該系統(tǒng)可接人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)工藝集中顯示、控制和管理，如配備web服務(wù)器還可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷。

2 運(yùn)動(dòng)控制器的功能

自2005年至今，kp3-05m06r型運(yùn)動(dòng)控制器在紡織、印染行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了數(shù)千臺(tái)。實(shí)踐證明該款控制器不但性能優(yōu)越，而且使用和維護(hù)非常簡(jiǎn)便。其中主要參數(shù)如下：

輸入：5路光耦+1路最高100khz脈沖信號(hào)。

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

通信功能：

can接口，波特率160kbit/s，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器互連;

串口0，可完成梯形圖下載、監(jiān)控、接字符屏或人機(jī)界面;

串口1，支持三菱fx2n計(jì)算機(jī)鏈接方式格式1的部分主從協(xié)議，按此協(xié)議可實(shí)現(xiàn)本運(yùn)動(dòng)控

制器與fx2n系列plc、操作終端或其他設(shè)備互連，完成信息交換、參數(shù)設(shè)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(shù)點(diǎn)后有效數(shù)字為3位;

脈沖點(diǎn)動(dòng)，自動(dòng)定位，直線插補(bǔ);

編程語言：

梯型圖語言，與三菱fx2n指令兼容。

3 硬件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案

4.1 主控制器軟件設(shè)計(jì)

主控制器采用嵌入式plc芯片組，完成開關(guān)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(gè)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(dòng)spi。

init-start：上電初始化程序，復(fù)位所有輸出口。

init-set：設(shè)置初始化程序，復(fù)位所有輸出口。

init-run：運(yùn)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(tài)、刷新輸出口狀態(tài)、spi通信報(bào)文的發(fā)送和接收。

scan：演算周期掃描程序，輸入口狀態(tài)濾波，spi通信報(bào)文的解讀。