面向纖維測量微操作的步進(jìn)電動機控制軟件設(shè)計
王曉芳，邱書波
(山東輕工業(yè)學(xué)院，山東濟南250353)
摘要：將步進(jìn)電動機用于纖維測量系統(tǒng)的定位控制，提出一種基于Pc機和數(shù)據(jù)采集／控制卡的步進(jìn)電動機控制方案，并將windows多線程和高精度定時技術(shù)應(yīng)用到軟件設(shè)計中，以產(chǎn)生高穩(wěn)定度的脈沖信號，提高步進(jìn)電動機的定位精度。文章介紹了軟件設(shè)計過程，并給出了相應(yīng)的控制軟件界面。
關(guān)鍵詞：纖維測量；控制軟件；數(shù)據(jù)采集／控制卡；步進(jìn)電動機；高精度定時；多線程
中圖分類號：TM383．6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004—7018(2010)05—0060—03
0引言
步進(jìn)電動機是一種將數(shù)字脈沖信號直接轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的控制驅(qū)動元件，具有精確步進(jìn)、平滑調(diào)速以及快速起停和換相等特點，廣泛用于速度控制和位置控制系統(tǒng)。本文將步進(jìn)電動機用于纖維測量微操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要通過控制步進(jìn)電動機運動拉伸纖維，達(dá)到測量纖維張力的目的，要求有較高定位精度，并臣能通過軟件界面控制拉伸運動過程。系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵是實現(xiàn)步進(jìn)電動機的運動控制，常見方案有”。：(1)工控機結(jié)合運動控制卡方式；(2)Pc機結(jié)合單片機最小系統(tǒng)方式；(3)工控機結(jié)合PLC方式。這些方案中，有的成本較高，有的實現(xiàn)較復(fù)雜。本文采用Pc機結(jié)合數(shù)據(jù)采集／控制卡的控制方案，控制軟件的沒計充分利用Windows多線程和高精度定時技術(shù)，生成的進(jìn)給脈沖信號穩(wěn)定性好，步進(jìn)電動機定位精度高。該方案不僅可以方便地通過軟件界面控制步進(jìn)電動機的運動過程，而且可以依托Pc機和數(shù)據(jù)采集／控制卡的優(yōu)勢條件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理等其他功能。
1系統(tǒng)構(gòu)成及功能
步進(jìn)電動機控制系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖1所示。圖中的計算機是一臺普通PC機，配有鍵盤和打印機，數(shù)據(jù)采集／控制卡插在PC機的PCI插槽中，步進(jìn)電動機是兩相混合式步進(jìn)電動機，其驅(qū)動電路由廠商提供。系統(tǒng)工作時，由Pc機上的控制軟件操作數(shù)據(jù)采集／控制卡向驅(qū)動電路發(fā)出控制信號和脈沖信號，驅(qū)動電路將輸入信號轉(zhuǎn)換成d十、A一、B+、B四路輸出信號，驅(qū)動步進(jìn)電動機。
系統(tǒng)控制軟件主要功能包括：(1)控制數(shù)據(jù)采集／控制卡開關(guān)量通道Doutl電平實現(xiàn)步進(jìn)電動機的起�？刂疲�(2)Dour2電平實現(xiàn)步進(jìn)電動機正反轉(zhuǎn)控制；(3)Dout0電平生成步進(jìn)電動機的進(jìn)給脈沖信號；(4)通過改變脈沖頻率，實現(xiàn)調(diào)速；(5)控制數(shù)據(jù)采集／控制卡模擬量通道及A／D轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)模擬量面向纖維測量微操作的步進(jìn)電動機控制軟件設(shè)計信號采集。
2關(guān)鍵技術(shù)介紹
2．1數(shù)據(jù)采集／控制卡
系統(tǒng)采用一種國產(chǎn)的PcI總線數(shù)據(jù)采集／控制卡，該卡具有16路開關(guān)量輸入／輸出通道、16路模擬量輸入通道、1個12位的AD轉(zhuǎn)換器。使用時，將數(shù)據(jù)采集／控制卡插在計算機主板上的任一PcI插槽巾，并安裝沒備驅(qū)動程序。應(yīng)用程序通過動態(tài)鏈接庫提供的庫函數(shù)訪問數(shù)據(jù)采集／控制卡。常用的庫函數(shù)及功能如下：
(1)]KP8l LocateOpen，打開數(shù)據(jù)采集／控制卡；
(2)KP811 c10se，關(guān)閉數(shù)據(jù)采集／控制專；
(3)KP8ll—FIFOcls，屆I新FIFO；
(4)KP811一ReadnF0，讀HFO數(shù)據(jù)；
(5)KP811_Input，開關(guān)量輸入；
(6)KP811一Output，開關(guān)量輸出。
設(shè)計中最常用的庫函數(shù)是KP811 Output，該函數(shù)可直接控制某路開關(guān)量輸出的電平，原形如下：
V0ld KP811一Output(IO HLE hIO．shor channel，b001 states，bool initop，1ong val)
輸入?yún)?shù)的含義：h10為打開的數(shù)據(jù)采集／控制卡句柄；In劬p為輸出方式選擇，邏輯值“1”時，按字節(jié)方式輸出，邏輯值“0”時，按通道方式輸出；chan—nel為通道輸出方式下的通道號；stms為通道輸出方式下通道狀態(tài)，“l(fā)”時輸出高電平，“0”時輸出低電平；vd用于字節(jié)方式輸出。
數(shù)據(jù)采集／控制卡編程時要注意兩點：
1)首先要調(diào)用LoadⅡbrary函數(shù)鏈接數(shù)據(jù)采集／控制卡的動態(tài)庫；
2)在訪問數(shù)據(jù)采集／控制卡前必須先打開板卡，訪問結(jié)束后應(yīng)關(guān)閉板卡。
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