1　引　言
　　近年來，隨著制造業(yè)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代制造業(yè)對精密化、精確化、高速化、自動化發(fā)展的要求越來越高，傳統(tǒng)的運動控制器大部分采用8051系列的8位單片機，這種單片機雖然節(jié)省了開發(fā)周期，但缺乏靈活性，且運算能力有限，難以勝任高要求運作設(shè)備［ 1 ］ .DSP的數(shù)據(jù)運算和處理功能十分強大，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與單片機各自優(yōu)勢相結(jié)合將是高性能數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 本文針對數(shù)控系統(tǒng)的要求，開發(fā)了以TI公司的高性能浮點DSP和ATMEL公司的AT89C51為主控芯片的運動控制器。 它以嵌入式工業(yè)PC作為基本平臺，通過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高速運動控制卡作細(xì)插補和伺服控制的核心，來對永磁同步電動機的運動進(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、運動控制模塊、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)動特性，為了保證零件程序的傳送、插補、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機在工業(yè)現(xiàn)場控制中，存在體積大、功耗高、可靠性差等缺點。 基于這種情況， 嵌入式工業(yè)微機———PCl04總線模塊應(yīng)運而生。
　　
　　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)加工時的快速性和精確性。 因為，在加工的時候，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，所存儲的程序越多，執(zhí)行起來也越快，并且還能進(jìn)行小線段插補，充分保證了加工的精確度。 與其相連的DNC模塊可通過RS232接口與上位機通信，使得整個系統(tǒng)具有良好的開放性。運動控制模塊是本系統(tǒng)的核心，它以智能功率模塊為開關(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后發(fā)出指令控制交流永磁伺服電機，編碼器將實際工作情況通過伺服放大器返回給運動控制模塊，這種閉環(huán)控制模式充分保證了加工精確度。 通過正、負(fù)限位開關(guān)防止“飛車”、失控等危險事故發(fā)生。 交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
　　
　　圖2 交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
　　TMSLF2407是用來實現(xiàn)電流環(huán)、速度環(huán)、SVP2WM信號發(fā)生、故障檢測、保護(hù)、信號處理及實時性比較高的矢量控制和閉環(huán)控制。 用單片機完成實時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、脈沖輸入及通過上位機進(jìn)行控制等功能。