基于工业以太网Ethernet Powerlink和ARM9的伺服控制系统的设计

分析了印刷机的特点和控制要求,根据印刷机的要求,设计以ARM9微控制器为核心的位置、速度和I/O端口的电气控制系统硬件系统;构建基于现场可编程逻辑器Cyclone Ⅲ EP3C25及实时工业以太网Ethernet Powerlink的伺服系统通信的无轴传动系统;同时,阐述了该系统软件的设计。

《工业控制计算机} 0 1年第 2 21 4卷第 4期

基于工业以太网 Eh re o rn ten tP wel k i和A R M9的伺服控制系统的设计Se v n r lS s e Ba e n E h r e o r n n ro Co to y t m s d o t e n t P we l k a d ARM9 i

刘争明王钦若万振磊 (广东工业大学自动化学院，广东广州 5 0 0 ) 1 0 6摘要

分析了印刷机的特点和控制要求，据印刷机的要求，计以 AR根设 M9微控制器为核心的位置、度和 IO端口的电气速/控制系统硬件系统；建基于现场可编程逻辑器 Cy ln… E C2构 co e P3 5及实时工业以太网 E h me o fnk的伺服系统 t e tP we i l通信的无轴传动系统；时，述了该系统软件的设计。同阐 关键词：ten tP w rik A M, o I嵌入式系统，轴传动系统 Eh re o e Ln, R Nis I,无Ab ta t s rc

Ths ap n y es t e h acer t s n c to e ie e t orpr t pr s sAc or n t he r i p era alz h c ar t i i a d onr lr qur m n s f i i sc n ng es e c dig o t equr i eme t,e gn n sd si e b ed on r lr as d m ed c tol b e on￥ e 3C2 0 41 X m i o cr co tol r o c nt l g n r l f r o r i po io,elci an ee ti c tol y tm o IO e oln st nv o t i y d lc r c on r s se f/

p t Bul n t e h fls s s e or s. i g h s a t s y t m ba ed di e s on i d f pr m m a e ogi de ie el ogr a bl l c vc Cy lne l co I EP3 5 n r l i idusr l l C2 a d ea—t me n ti aE h r e he n tPo ri orc t e n tEt r e we l nk f omm u c i fs r y t m . h ame t et s pa rde gn h ot r y t m . niat on o evo s se Atte s

i, pe si s t e s fwae s s e m hi Ke wor:t ere we Ln ARM, o I,m be y dsE h n t Po r ik. Nis 1 e dde s t m, h fls s se d yse t he s a t s y t m e

1印刷机的控制要求

2 2硬件设计 控制器硬件是整个系统设计的关键，硬件设计时，要考在需

在研究过程中，统传动结构整个机组可以分解为 1传 2个主传动点，即胶印机 ( )柔印机 ( )张力机、功能加工部、单 2、 5、多裁张力机、页机、卷机；折复系统的设计以控制器为核心，控制器由

虑很多因素， C P选型，如 U系统存储器的配置，机通信方案的双选择，有 P还 CB布线和抗干扰等。通过分析系统特点， l开关量、拟量的数量，序存如/ O模程储容量、控制器系统硬件安全加密等；考虑系统要有较好的柔

对每个主传动轴进行信号的采集和驱动。印刷机正常运行对电气传动控制系统的要求有：印刷机转

动系统要有一定的快速动态响应和稳定精度；工作速度调节范围较宽，速比可调范围大；动有一定的柔性；关联的传动传传相轴有单动、动功能。联2系统构架

性，好的动态响应和静态稳定精度等控制要求，较本设计选用高性能的 S3 41 X处理器作为主控制芯片；用 AI r C2 0选 t a公司的 e

C c n 1 yl e t o l搭载基于 No l i s l的 P w rn通信模块。 o el k iMC 3 4 X 1 AS与 AR通过 1 M 6位并行总线连接 MC 3 4 S负责 X 1A接收，执行来自 AR的指令数据，产生脉冲驱动伺服驱动器； M

P

2 1网络构架 .

对于印刷机控制系统，有少到十几个，多达几十个主传动点，此，设计该控制系统时，用控制器的网络架构，因在使以构建

AR通过编码器接收来自传动轴的角度、置， M位速度信号，样这实现了精确的闭环控制； M与 S C之间通过 D R M AR OP P A

无轴控制系统。个机组一台控制器，现电机闭环控制。根据每实控制的要求和特点，选用 Eh

re P wel k工业以太网构建 ten t o rn i整个控制网络系统。于交换机本身在传输过程有较大延迟，由选用总线共享型集线器作为互联方案。整个系统网络层次结构如图 1所示。

C 7 2A Y C0 6 V进行通信，它们是通过中断来告知对方数据是否准备好。控制器的系统结构如图 2所示。P J c。一

[ I N L一

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器模块HI M]一 P veLik 1 o￣r n .▲■

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图 2

控制器的系统结构

P we Lik从 i o r n,

23控制模块的设计

们月驱动系 K统T

RJ 45

P weLik从 o rn

对于控制模块，制器使用了 4 ls控 M Fa h用于存在系统程序，8的 S R M D AM系统内存和 D 2 0 S 4 1作为系统安全保护。通过

伺服，达 IT

C L P 0 4来对 MC 3 4编址，提高了总线传输的稳定 P D E M3 6 X1性。使用看门狗 X 0 3监视系统运行情况，障系统的安全、 54保稳定运行。因为 X 0 3有存储器的功能，以灵活的用于系统中， 54可 如断电保存等。系统中对各种输入输出 I端口、拟量信息采/ O模

编器反巧馈

图 1基于 P we Ln o ri k工业以太网构建的无轴系统

集端口均进行的光耦隔离。控制模块的电路结构如图 3所示。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/aw31.html