重庆理工大学毕业论文 伺服电机PS/DSP主从控制系统设计
交流伺服驱动器 交流伺服电机 步进电机驱动器 步进电机 光电编码器 光耦 整流器 小型熔断器 交流电源 小型电源 外接线 试验台 计算机 ACS1806 ACM604 2D-6209-V2C 29BYG250 BCE94A/K20 6N138 ZDA-100/36 JXC45N 220V 输出电压0-24V 规格不一样 表2.1方案所需元件明细表 1个 1台 1个 1台 3个 1个 2个 1个 1个 2个 若干 4个 1台 第3章 试验台工作元件介绍 3.1 DSP的选择
选择的DSP是TI公司的TMS320F240。tms320f240系列是美国ti公司于1997年推出的，专为数字电机控制和其它控制应用系统而设计的16位定点数字信号处理器。它将数字信号处理的高速运算功能与面向电机的强大控制能力结合在一起，从而成为传统的多微处理器单元和多片设计系统的理想替代品。f240片内外设包括双10位a/d转换器，带有锁相环pll时钟模块，带中断的看门狗定时器模块，串行通信接口sci及串行外设接口spi，另外，还集成了一个事件管理模块evm。因此，tms320f240不仅具有高速数据处理能力，还具有控制和事件管理能力，可完成人机界面、与上位机进行串行通信等功能。
tms320f240串行通信接口（sci）是一个标准的通用异步接收/发送（uart）通信接口。它的接收器和发送器都是双级缓冲的，有自己的使能和中断位，可以半双工或全双工工作。为保证数据的完整性，串行通信接口对接收的数据进行间
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断检测、奇偶性、超时和帧错误的检查。串行通信接口的波特率可高达64kbps。tms320f240的sci串行通信接口包括scirxd/io（串行通信数据接收，也可作普通io）和scitxd（串行通信数据发送，也可作普通io）两个引脚，与之相关的寄存器包括控制类寄存器和数据类寄存器。其中，控制类寄存器有7个，分别用来设置数据格式协议和通信模式（sciccr）、中断使能和内部时钟使能（scictl1和scictl2）、中断优先级（scipri）、波特率（scihband和scilband）、引脚控制功能（scipc2）以及反映通信状态（scixst）等；数据类寄存器有3个，分别是数据发送缓冲寄存器scitxbuf、数据接受缓冲寄存器scirxbuf和仿真数据接收缓冲寄存器scirxemu。tms320f240的串行通信接口（sci）模块提供了两种工作方式：(1）空闲线方式。通过空闲状态的长短区分信息帧，信息帧里前面的信息块是地址信息，后面是数据信息。(2）地址位方式。数据格式上增加1个地址/数据位，该位为1表示信息块为地址信息，否则为数据信息。地址位方式适合于短信息的传送，空闲线方式适合于长信息的传送。 3.2 多串口卡的选择
选择的多串口卡是杭州微浪科技有限公司的MOXACP-104UL。如图3.1所示：
图3.1 MOXACP-104UL示意图
简介：
MOXA CP-104 通用 PCI 系列可满足PC 服务器制造商目前大量使用的新式
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PCI插槽标准。此外，CP-104 通用 PCI 串口卡 可使用在3.3 V和5V的插槽，这使得MOXA卡可实际应用在所有PC 服务器上。 而具备4个RS-232串口的CP-104UL串口卡，可用来连接数据撷取设备或大部份串口设备到PC或兼容的系统上。 特点：
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超过800 Kbps 数据吞吐量，效能全球第一 通用的PCI兼容3.3/5V的PCI和PCI-X 为小型PC提供MD1 低挡板支架多串口通讯卡
支持Windows 2003/XP/2000/98/ME、Linux、UNIX驱动 内建的LED显示灯让维修及软件管理变得容易 单一5 VDC电源需求
串口通讯速率最高可达921.6 Kbps
支持128 byte FIFO驱动程序和内建软硬件流量控制 内建15 KV ESD 突波保护
3.3 转换芯片的选择
由于多串口卡的外端是RS232接口，故需要选用与之配套的芯片MAX232，
MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。
图3.2 MAX232引脚图
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引脚介绍：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。 其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。 8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。 TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。
主要特点：1、符合所有的RS-232C技术标准 ；2、只需要单一 +5V电源供电 ；3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V- ；4、功耗低，典型供电电流5mA ；5、内部集成2个RS-232C驱动器 ；6、内部集成两个RS-232C接收器。 3.4直流伺服驱动器的选择
选择的直流伺服驱动器是深圳东方伺服数控技术有限公司的MCDC505全数字
直流伺服驱动器。 产品简介 一， 概述
MCDC505是本公司采用DSP控制技术设计生产的低成本全闭环全数字直流伺服驱动器。包括三个闭环调节回路（位置回路，速度回路以及电流回路）。可以工作在位置，速度和转矩模式，适合驱动电压50V功率在200W以下的直流伺服电机。 二， 特点
位置控制：输入光隔离脉冲与方向（PULSE／DIR）
速度控制：：输入为模拟0V～＋3.3V电压信号（由POS。ff做速度输入） 转矩控制：：输入为模拟0V～＋3.3V电压信号（（由POS。ff做转矩输入） 电流环带宽：（-3dB）2KHz（典型值） 速度环带宽：500Hz（典型值）
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位置环带宽：200Hz（典型值）
过流，I2T，过压，欠压，过热，超速，超差保护 绿灯表示运行，红灯表示保护 三， 端口说明
端子号 符号 说明 端子号 符号 说明 1 PowerGND 电源地 7 E＋5V 编码器电源正极 2 ＋20～50VDC 电源正极 8 PhaseA 编码器A相 3 Motor- 电机红线 9 PhaseB 编码器B相 4 Motor＋ 电机黑线 10 DIR 方向 5 ERR／RES 误差报警／复位 11 STEP 脉冲 6 EGND 编码器电源地 12 ＋5V 控制信号电源
四，伺服系统的参数调整和设置（电位器逆时针调时值减小，顺时针调时值增大）
A：驱动器电路板上一个四位的双排插针，做工作模式设置，从外到里定义为1-4号位置。
1）当短接帽插都不插时，位置模式脉冲／方向。 2）插在1号位置时，速度控制，由POS。ff做速度输入。 3）插在2号位置时，力距控制，由POS。ff做转矩输入。 4）插在1号和2号位置时，位置控制正脉冲／负脉冲输入。 5）插在3号位置时，位置控制脉冲／方向，但转动方向相反。
B：电位器有11个刻度，逆时针调到头为0，顺时针调到头为10，中间为5 POS。ff：位置前馈调节 POS。P：位置比例增益调节 POS。D：位置微分调节 Vel。P：速度比例增益调节
伺服系统包括三个反馈回路（位置回路，速度回路以及转矩（电流）回路）。最内环电流回路的反应速度最快，中间环节速度的反应速度必须高于最外环位置回路。假使未遵守此原则，将会造成震动或反应不良。伺服驱动器的设计可确保电流回路具备良好的反应效能。用户只需调整位置回路与速度回路参数。系统各
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