1　引　言
　　近年來(lái)，隨著制造業(yè)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)精密化、精確化、高速化、自動(dòng)化發(fā)展的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制器大部分采用8051系列的8位單片機(jī)，這種單片機(jī)雖然節(jié)省了開(kāi)發(fā)周期，但缺乏靈活性，且運(yùn)算能力有限，難以勝任高要求運(yùn)作設(shè)備［ 1 ］ .DSP的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理功能十分強(qiáng)大，即使在很復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，其采樣周期也可以取得很小，控制效果可以接近于連續(xù)系統(tǒng)。 把DSP與單片機(jī)各自優(yōu)勢(shì)相結(jié)合將是高性能數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。 本文針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求，開(kāi)發(fā)了以TI公司的高性能浮點(diǎn)DSP和ATMEL公司的AT89C51為主控芯片的運(yùn)動(dòng)控制器。 它以嵌入式工業(yè)PC作為基本平臺(tái)，通過(guò)PCI接口與嵌入式工業(yè)PC協(xié)調(diào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并以DSP高速運(yùn)動(dòng)控制卡作細(xì)插補(bǔ)和伺服控制的核心，來(lái)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，取得了良好的應(yīng)用效果。
　　2　HANUC CNC2000 i系統(tǒng)
　　HANUC CNC2000 i系統(tǒng)控制框圖如圖1所示，系統(tǒng)主要包括嵌入式PC、操作面板、運(yùn)動(dòng)控制模塊、彩顯、輸入/輸出模塊、數(shù)控鍵盤、DNC模塊幾部分。為實(shí)現(xiàn)高速、高精確度曲面輪廓精加工，必須提高微段輪廓線的解釋執(zhí)行能力和伺服驅(qū)動(dòng)特性，為了保證零件程序的傳送、插補(bǔ)、加減速控制等的連續(xù)處理， CNC應(yīng)具備足夠高的數(shù)據(jù)處理能力。 但普通的PC機(jī)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中，存在體積大、功耗高、可靠性差等缺點(diǎn)。 基于這種情況， 嵌入式工業(yè)微機(jī)———PCl04總線模塊應(yīng)運(yùn)而生。
　　
　　圖1 HANUC CNC2000i數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
　　本系統(tǒng)的嵌入式PC采用Intel80486處理器，內(nèi)置32M緩存，MS - DOS操作系統(tǒng)。 與傳統(tǒng)的工業(yè)PC相比，其32M緩存保證了數(shù)控系統(tǒng)加工時(shí)的快速性和精確性。 因?yàn)椋诩庸さ臅r(shí)候，緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)段直接和后續(xù)的譯碼程序相關(guān)聯(lián)，所以緩存的容量越大，所存儲(chǔ)的程序越多，執(zhí)行起來(lái)也越快，并且還能進(jìn)行小線段插補(bǔ)，充分保證了加工的精確度。 與其相連的DNC模塊可通過(guò)RS232接口與上位機(jī)通信，使得整個(gè)系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放性。運(yùn)動(dòng)控制模塊是本系統(tǒng)的核心，它以智能功率模塊為開(kāi)關(guān)器件，以TMSLF2407 +AT89C51為硬件控制核心，采用空間矢量控制方法。 它發(fā)出控制命令給伺服放大器，伺服放大器得到信號(hào)后發(fā)出指令控制交流永磁伺服電機(jī)，編碼器將實(shí)際工作情況通過(guò)伺服放大器返回給運(yùn)動(dòng)控制模塊，這種閉環(huán)控制模式充分保證了加工精確度。 通過(guò)正、負(fù)限位開(kāi)關(guān)防止“飛車”、失控等危險(xiǎn)事故發(fā)生。 交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
　　
　　圖2 交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
　　TMSLF2407是用來(lái)實(shí)現(xiàn)電流環(huán)、速度環(huán)、SVP2WM信號(hào)發(fā)生、故障檢測(cè)、保護(hù)、信號(hào)處理及實(shí)時(shí)性比較高的矢量控制和閉環(huán)控制。 用單片機(jī)完成實(shí)時(shí)性要求比較低的管理任務(wù)，如I/O接口管理、鍵盤處理、顯示、串行通訊等。 FPGA 用于AT89C51與DSP之間的數(shù)據(jù)交換。 且系統(tǒng)可支持模擬速度輸入、數(shù)字速度輸入、脈沖輸入及通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行控制等功能。