面向数控装备的嵌入式测控系统的硬件系统的研究

摘 要

   数控弯管机是基于矢量弯管原理，运用微机控制，完成用户所需的任意空间立体管形，是现代弯曲整形的重要加工设备。本文主要针对弯管机这一数控装备进行嵌入式测控系统的硬件系统研究开发，以嵌入式微处理器为硬件平台，代替传统的通用计算机和工控机，对机床的加工过程进行有效控制。在此基础上加装运动控制卡PCI-1240U，通过运动控制卡实现对伺服电机驱动器的控制，从而控制伺服电机带动各轴进行准确的旋转走位操作。本文主要对该嵌入式测控系统进行硬件系统的研究开发，针对工业现场控制电路的基本要求，利用PROTEL软件绘制四个控制电机的电路原理图和现场总体电路分布结构设计图；根据设计精度要求和对元器件性价比的比较，对包括嵌入式系统、运动控制卡、伺服电机、伺服电机驱动器、输入输出卡、编码器及传感器等元件在内的各类硬件设备的选型。本文所设计的嵌入式测控系统用于控制数控弯管机的工业现场实际运行，主要实现弯管机的送料、旋转、弯曲等功能的控制。所设计的电路及选取的硬件在工业现场调试中基本能够达到预期的效果。

关键词：  数控弯管机、嵌入式、运动控制卡、伺服驱动器

 目 录

摘要 II

Abstract III

第1章   绪论

1.1   引言 1

1.2   弯管机概述 1

1.3   弯管机的发展历程及趋势 2

1.4   嵌入式系统概述 2

1.5   课题的目的及意义 3

1.6   课题内容 4

第2章   弯管机嵌入式硬件系统设计总体方案

2.1   弯管机工作原理概述 5

2.2   嵌入式测控系统总体硬件结构设计 6

第3章   测控系统硬件电路设计

3.1   前言 7

3.2   系统总体电路设计 7

3.3   弯曲主轴C轴电路设计 7

    3.3.1   弯曲主轴C闭环控制回路 7

    3.3.2   运动控制卡与伺服驱动器C的连接线路 8

    3.3.3   伺服电机C与伺服电机驱动器的连接线路 9

    3.3.4   弯曲主轴C整体电路图 10

第4章   测控系统硬件选型

 4.1   嵌入式微处理器的选型 11

 4.2   运动控制卡的选型 12

     4.2.1   运动控制卡概述 12

     4.2.2   运动控制卡PCI-1240简介 12

 4.3   伺服电机驱动器的选型 17

     4.3.1   伺服电机驱动器概述 17

     4.3.2   三菱伺服电机驱动器简介 17

 4.4   伺服电机的选型 19

     4.4.1   伺服电机概述 19

     4.4.2   交流伺服电机概述 19

     4.4.3   三菱伺服电机简介 20

 4.5   旋转编码器的选型 21

     4.5.1   旋转编码器概述 21

     4.5.2   增量式和绝对式旋转编码器 22

 4.6   位移传感器的选型 23

第5章   总结与展望 24

致谢 25

参考文献 26

附图 27