一种CPCI总线运动控制系统技术方案

本发明专利技术为一种基于CPCI总线的运动控制系统，该系统充分考虑了转台控制系统的各种应用情况和应用环境，其中主板实现高精度的定时中断、强实时的数据同步及存储，驱动板主要包括智能化高精度的通用测角模块，为转台控制系统提供了良好的稳定性和数据译码处理能力。

A motion control system based on CPCI bus

【技术实现步骤摘要】
一种CPCI总线运动控制系统
本专利技术主要涉及一种运动控制系统，具体涉及一种基于CPCI总线的运动控制系统。
技术介绍
随着计算机技术和数字控制技术的蓬勃发展，国内各家惯性测试与运动仿真设备研制单位也都各自积极地开发数字控制技术，各家各有千秋，总的趋势是已从模拟控制、数模混合控制逐步发展到基于微控制器或DSP轴运动控制器(ACP)的数字控制系统，取得了一定的进展，部分技术水平已接近国际水平，但模拟控制系统或数模混合控制系统仍占有限当大的比例。国内在数字运动控制器设计技术方面，一般多选用国内外通用DSP运动控制模板产品，其缺点在于硬软件开放性及对惯性测试设备的控制适应性等方面，受到一定制约，从而使控制系统模块化程度较低，使系统对用户设备测试新要求的适应性、配置灵活性受到限制。智能化程度不高也造成自检测、自诊断、自分析等综合性能水平较低。由此造成设备研制周期长、可靠性不高、售后服务成本上升等问题。国内在惯性测试与运动仿真设备的多功能，组合化方面也还落后于国外先进水平，研制的设备功能往往较单一，在运动的组合化，测试方式的组合化方面不但落后于国外水平，而且也落后于国内对此类设备的需求，特别是复合测试环境的惯性测试设备方面，国内基本上还是空白，而随着惯性技术和国防工业的发展，对此类设备的需求也越来越强烈。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种CPCI总线的运动控制系统。其控制方法为：步骤1、控制管理计算机发布管理命令至实时控制系统计算机，实时控制系统计算机发布控制命令给驱动板与主控板；步骤二，主板提供高精定时中断，作为伺服采样周期，根据命令选择操作任务；驱动板接收传感器信号，使驱动器进行操作；步骤三，转接板接收信号，包括驱动器运行信号、故障信号，并转接到CPCI总线中。本专利技术技术方案如下：采用本专利技术方案可以实时地控制测试系统，并且采用的是高精度定时中断，并且驱动板可以根据系统通道数进行无限扩展。附图说明图1为基于CPCI总线运动控制系统示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。系统总体方案基于嵌入式计算机和实时操作系统Vxworks。其中IO板、主控板、驱动板等接口卡通过CPCI总线插在嵌入式计算机上。嵌入式计算机及其上面的实时操作系统平台是整个运动控制系统的工作平台，所有的相关软件算法都在上面实现。控制软件响应主控板上定时器中断实现转台系统伺服控制功能，在每个伺服周期通过驱动板的位置传感器接口实现角位置的采集并将每个轴伺服控制输出，伺服控制输出通过驱动板的伺服输出控制接口转换为驱动器控制所需模拟输入信号，同时通过驱动板IO接口实现对驱动器使能控制及控制状态的实时监控。有些复杂控制系统还需一些限位、框锁等传感器数字量信号输入，以及电控柜上下电、特殊继电器的数字量信号输出，均可以利用IO板的接口实现系统输入输出控制。基于CPCI总线的信号驱动系统主要包括：主板接口，驱动板接口，IO接口，转接板组成。1主板接口：1.1CPCI总线驱动模块：系统中采用集成电路QS3861对CPCI总线的信号进行驱动，从而提高信号的可靠性。1.2隔离串口接口驱动模块：系统中采用ADM2682实现RS422高速串口的信号隔离驱动，采用ADM2587实现RS485高速串口的信号隔离驱动，以满足不同用户接口需求。1.3模入模出转换功能驱动滤波模块：提供4通道16位的高精度数模转换，提供4通道16位的高精度模数转换,作为系统的模拟仿真输入及频响测试接口。1.4高精定时驱动模块：提供2K高精定时中断，作为系统的伺服采样周期。1.5FPGA逻辑功能模块：FPGA内部逻辑控制电路可实现主板各驱动模块与CPCI总线接口的信号转接及控制。通过CPCI总线解析模块对CPCI总线信号进行解析，处理为CPU的地址，数据和控制三总线结构；通过VHDL语言搭建的时钟计数模块及总线的控制管理实现周期可设的定时器功能；利用VHDL语言搭建的串/并转换模块实现串口的接收驱动，利用VHDL语言搭建的并/串转换模块实现串口的输出驱动，利用FIFO模块生成两个64个字深度的FIFO，实现串口数据的发送及接收缓冲；利用24位SPI处理模块实现模/数转换AD5754的控制；利用16位SPI处理模块实现数/模转换AD974的控制；2驱动板接口：2.1CPCI总线驱动模块：系统中采用集成电路QS3861对CPCI总线的信号进行驱动，从而提高信号的可靠性。2.2高精度的通用测角模块：可实现增量式码盘，绝对码盘ENDAT协议/BISS协议的信号采集及选择。2.3驱动器IO接口；利用锁存器功能实现数字IO的输出，利用寄存器的缓冲功能实现数字IO的输入。本接口中共提供4路的隔离数字量输出，控制各种类型的驱动器；提供4路的隔离数字量输入，采集各种类型的驱动器的控制状态。2.4伺服输出控制接口：提供1通道16位的高精度数模转换，及二阶滤波、陷波处理功能，作为驱动器的控制输入；2.5驱动位置反馈接口：为无刷控制系统的驱动器提供位置反馈接口。2.6FPGA逻辑功能模块：FPGA内部逻辑控制电路可实现主板各驱动模块与CPCI总线接口的信号转接及控制。通过CPCI总线解析模块对CPCI总线信号进行解析，处理为CPU的地址，数据和控制三总线结构；利用24位SPI处理模块实现模/数转换AD5754的控制；2.7位置反馈接口：利用VHDL语言搭建的串/并转换模块实现ENDAT/BISS协议的解析实现绝对码盘的实时采集，利用VHDL语言搭建的串/并转换模块的正交计数模块实现增量式码盘的实时计数。3IO板接口:3.1CPCI总线驱动模块，系统中采用集成电路QS3861对CPCI总线的信号进行驱动，从而提高信号的可靠性。3.2数字量输出接口；利用FPGA内锁存器功能实现数字IO的输出，同时利用FPGA寄存器的缓冲功能实现数字IO的输入。接口中共提供12路的隔离数字量输出，高电平电压可以通过跳线设置为5，12，24V，主要用来实现驱动的动力电的上下电控制，即驱动转接板的继电器动作。3.3数字量输入接口；提供24路的隔离数字量输入，高电平电压可以通过跳线设置为5，12，24V，主要用来实现系统的数字量传感器输入，例如框锁，限位等。3.4FPGA逻辑功能模块：FPGA内部逻辑控制电路可实现主板各驱动模块与CPCI总线接口的信号转接及控制。通过CPCI总线解析模块对CPCI总线信号进行解析，处理为CPU的地址信号，数据信号和控制信号三总线结构；利用锁存器功能实现数字IO的输出，利用寄存器的缓冲功能实现数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CPCI总线的运动控制系统，其特征在于，控制方法为：/n步骤1、控制管理计算机发布管理命令至实时控制系统计算机，实时控制系统计算机发布控制命令给驱动板与主控板；/n步骤二，主板提供高精定时中断，作为伺服采样周期，根据命令选择操作任务；/n驱动板接收传感器信号，使驱动器进行操作；/n步骤三，转接板接收信号，包括驱动器运行信号、故障信号，并转接到CPCI总线中，实现信号数据的译码处理、采集、存储和管理工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种CPCI总线的运动控制系统，其特征在于，控制方法为：
步骤1、控制管理计算机发布管理命令至实时控制系统计算机，实时控制系统计算机发布控制命令给驱动板与主控板；
步骤二，主板提供高精定时中断，作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂宜云，李猛，叶明，孟凡军，王冰倩，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11