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随着制造业的飞速发展,运动控制技术的应用越来越广泛,相关的运动控制器产品推陈出新,而多变的市场需求也在不断对运动控制器提出更高的要求,如何突破传统运动控制器的封闭性,研制出高性能的开放式运动控制器以适应市场的变化和竞争,成为了数控领域重要的研究课题。因此,本文研究并设计了一款基于 DSP的网口式运动控制器,通过以太网通讯技术实现了与 PC机的连接,在满足控制需求的同时具有良好的开放性,更顺应了网络化的发展趋势。 在对目前常见的四种运动控制器的实现方法进行分析和比较的基础上,提出了一种用“DSP+专用运动控制芯片”的模式构建控制器核心,同时配以通用PC机作为上位机,并利用以太网在两者之间建立通讯的改进方案。 对直线、S曲线加减速控制算法和直线、圆弧插补控制算法进行了深入研究,包括原理分析、公式推导以及利用在VS2010中开发出的仿真平台对算例进行仿真。 选用TI公司推出的32位浮点DSP TMS320F28335和日本NPM公司研发的PCL6045BL四轴运动控制芯片作为控制核心,设计了具有W5300网络通讯接口以及脉冲、编码反馈、限位、急停、报警等丰富的输入输出信号接口的运动控制器底层硬件系统。该运动控制器同时具有DSP的高速运算能力和专用运动控制芯片的高性能运动控制能力。 遵循层次化和模块化的程序开发思想,设计了由DSP程序、动态链接库和上位机软件三大部分组成的运动控制器软件系统。在 CCS下对 DSP编程,将PCL6045BL寄存器读写、速度模式设置和直线、圆弧插补等功能实现编写成DSP接口程序;创建基于 Socket网络通讯的动态链接库,将各种控制功能以函数的形式封装其中;在VS2010的MFC中加载动态链接库,调用库中的运动函数,设计出了具有友好人机界面的上位机软件。 控制核心通过以太网通讯接收上位机发送来的控制指令,根据指令输出对应的脉冲信号给伺服驱动器,从而实现对伺服电机的控制。利用示波器和上位机对系统进行了测试,验证了系统的正确性和可靠性。整个设计具有通信结构简单、人机交互界面友好、稳定性高、开放性较好、易于操作和维护的特点。