德國馮哈勃FAULHABER直流電機運動控制器的原理及應(yīng)用
德國馮哈勃FAULHABER直流電機運動控制器的原理及應(yīng)用
摘要：MCDC 2805型運動控制器是專為Faulhaber集團生產(chǎn)的直流微電機量身定作的。它由功能強大的16位微處理器和性能的數(shù)字濾波器組成。文中介紹MCDC 2805的硬件結(jié)構(gòu)、外型封裝、RS-232串口的功能及RS-232串口的ASCII指令及其應(yīng)用。：
關(guān)鍵詞：RS-232 運動控制器 電機編碼分辨率 直流電機
MCDC 2805型運動控制器是專為Faulhober集團生產(chǎn)的直流微電機量身定作的。它由功能強大的16位微處理器和性能的數(shù)字濾波器組成。主要功能包括速度控制、速度模式斜波、三角形、梯形等復(fù)雜復(fù)合運動運行模式及位置控制、附加控制模式等。所有濾波器參數(shù)均能通過RS-232串口設(shè)置，并保存在運行控制器內(nèi)的EEPROM中，因此，MCDC 2805能根據(jù)實際需要*獨立工作。
1 MCDC 2805引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)
MCDC 2805的封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，左側(cè)V1為RS-232 TXD（RS-232發(fā)送端）；V2為RS-232RXD（RS-232接收端）；V3為AnalogGND（模擬地）；V4為FaultOutput（故障輸出端）；V5為AnalogInput（模擬輸入端）；V6為+24V（電源正極）；V7為GND（地）；V8為Input3（第三輸入端）。中間是9針D型串口，其中2號是RS-232 RXD（RS-232接收端）；3號是RS-232 TXD（RS-232發(fā)送端）；5號是GND（地）。右側(cè)M1為Input#5（第五輸入端）；M2為Input #4（第四輸入端）；M3為Channel A（編碼器A通道）；M4為Channel B（編碼器B通道）；M5為VCC（+5V）（系統(tǒng)提供+5V）；M6為SignalGND（信號地）；M7為Motor+（接電機正極）；M8為Motor-（接電機負(fù)載）。其中，故障輸出端V4也可通過設(shè)置來實現(xiàn)下述功能：數(shù)字信號輸出端；限位開關(guān)輸入端；轉(zhuǎn)向控制輸入端。而且，當(dāng)V4設(shè)置成輸入狀態(tài)時，在輸入信號連接到此端口前，使用REFIN和DIRIN指令進(jìn)行設(shè)置，并用EEPSAV指令進(jìn)行保存。
2 MCDC 2805的二種控制模式
MCDC 2805可以用模擬方式或數(shù)字方式輸入給定速度。
2．1 模擬速度控制模式
這種工作模式通過模擬輸入端（V5）輸入給定速度的電壓信號，無需使用RS-232串口，但可以通過它來改變系統(tǒng)設(shè)置。通過電位計輸入給定速度信號是比較簡單的速度控制方式，如圖2所示，模擬地（V3）與電源地（V7）不共地，RS-232串口可以使用。但是，由于信號輸入部分采用差分放大輸入方式，因此，若信號輸入端（V5）處于懸空狀態(tài)，將會產(chǎn)生約2V的電壓，所以必須將輸入端用小阻值電阻器跨接到模擬輸入地端，或置于與模擬輸入地（V3）相同的電平上。
由于TXD端電壓變化，精度不是非常。因此，通常使用RS-232串口進(jìn)行數(shù)字方式輸入，可以得到更為的控制模式。
RS-232串口由TXD、RXD及電源地構(gòu)成，可以用交叉的RS-232串口電纜將MCDC 2805型運動控制器與PC、SPS及IPC等設(shè)備連接。RS-232串口的功能包括設(shè)置系統(tǒng)及電機參數(shù)、在線數(shù)據(jù)分析、電機動轉(zhuǎn)時的實時通訊。通過簡易的ASCII碼終端仿真程序來控制，在設(shè)置中，參數(shù)可以保存到EEPROM中，MCDC 2805型運動控制器加電后，即運行保存在EEPROM中的設(shè)置程序。（注：必須用“EEPSAV”指令保存到EEPROM中）
2．3 ASCII指令
通過一系列ASCII指令，可以方便的控制電機，而且即使在程序運行時，也能通過RS-232串口輸入指令。
3 應(yīng)用舉例
目的：（1）通電后電機運行到限位開關(guān)位置；（2）數(shù)字信號輸入端（故障輸出端已重新編程）脈沖上升沿使電機正轉(zhuǎn)5轉(zhuǎn)（如果邏輯電平為低電平，電機將停止）；（3）如果邏輯電平仍為高電平，電機在旋轉(zhuǎn)3轉(zhuǎn)后將運行到0位置。
設(shè)置：
SOR0 ——切換到通過RS-232口輸入的速度控制工作模式
ENCRES2048 ——將編碼器分辨率設(shè)置成512
德國馮哈勃FAULHABER直流電機運動控制器的原理及應(yīng)用
LR0 ——無運動
M ——切換到位置控制工作模式
REFIN ——將故障輸出端設(shè)置成輸入端
HA1 HL1 HN1 ——模擬輸入端為限位開關(guān)
CAHOSEQ ——保存復(fù)位程序
POHOSEQ1 ——激活通電復(fù)位程序
HOSP-200 ——設(shè)置復(fù)位速度（后退）
HP1 ——限位開關(guān)上升沿有效
ENPROG ——通電激活程序
ANSW0 ——關(guān)閉異步響應(yīng)功能
EEPSAV ——將設(shè)置保存到EEPROM
程序：
A1
HP3 ——第二輸入端（故障輸出端）高電平有效
A2
JPF2 ——在第二輸入端變低電平前執(zhí)行連續(xù)循環(huán)
HP1 ——第二輸入端（故障輸出端）低電平有效
A3
JPF3 ——在第二輸入端變高電平前執(zhí)行連續(xù)循環(huán)一判斷正邊界
LR10240
NP
M ——向前轉(zhuǎn)5轉(zhuǎn)
DELAY50 ——延時0.5秒后判斷第二輸入端
JPF1 ——第二輸入端為低電平時返回到程序起始位
LA0
NP0
M ——第二輸入端為高電平時運行到0位
JMP1 ——返回到程序起始位
備注：①編程工作完成后RS-232串口并非必要；②在數(shù)字輸入端輸入短脈沖信號將觸發(fā)程序，而長脈沖將中斷程序。
4 結(jié)束語
MCDC 2805型運行控制器的安裝方便、集成度高、體積小巧、功能強大且擁有多種控制模式，應(yīng)用范圍極其廣泛。使用Faulhober集團提供的多功能擴展板，僅僅通過一個RS-232串口就可以控制多個電機運行。
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