基于运动控制卡的给纸实验装置控制系统设计

　　运动控制卡是基于PC机PC I总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元,它与PC机构成主从式控制结构, PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等工作,运动控制卡完成运动控制的各种细节。基于PC机的运动控制卡在运动控制等领域具有广泛应用[ 126 ] ,运动控制卡在应用系统的开发过程中,具有更大的灵活性和开放性,使得用户能在短期内开发出功能强大的运动控制系统。

　　使用运动控制卡,用户可根据控制系统的要求编制人机界面,并调用运动控制卡函数库中的指令,开发出满足要求而且成本低廉的多轴运动控制系统。采用运动控制卡作为控制器,使多轴控制变得更简单, 控制系统更具开放性,且实时性强。

　　本文将以KPC I2884运动控制卡为例,介绍多轴运动控制卡在给纸实验装置中的应用。给纸装置是现代单张纸印刷机纸张传递的关键设备之一,其相关机构按一定的运动规律运行,实现自动化连续运行。按给纸装置的工艺要求设计了实验装置,基于运动控制卡设计了控制系统,该系统具备电机多轴同步控制、气体分配等功能。

　　1　实验装置控制目标根据对实际给纸装置的分析,设计了给纸实验装置[ 7 ] ,在实验装置上,除分纸吹嘴不需要机构驱动外,分纸吹嘴、分纸吸嘴、压纸吹嘴及挡纸板等在工作中需要4个独立驱动, 4个独立的气体分配控制,共有8个动作需要控制。在实验过程中,通过控制这8个动作,他们之间的相互关系可以进行调整,实现各机构动作的相互时序调整,气体分配时序的调整。

　　对实验装置的运动控制基本要求如下:

　　1)分纸吹嘴、分纸吸嘴、压纸吹嘴及挡纸板运动机构可以独立控制,速度可调,便于对各机构的运行进行控制,同时,机构和机构之间的相互动作配合关系在实验时也能进行调节。

　　2)原点定位和同步控制。确定各机构相对运动的参考点,同时,运动过程中,实现各驱动轴的同步运行。

　　3)配气可以独立控制。这里的配气是指通过吸嘴和吹嘴的气体控制顺序,便于与各机构的动作配合,完成取纸和放纸的动作。

　　从上述基本要求出发,实验装置的控制系统框图如图1所示。微机控制系统对外部接口主要由KPCI2884运动控制卡来完成,根据实验装置的结构设计,选用了独立四轴运动控制卡。控制系统组成主要有:驱动及零点检测、配气控制、纸堆自动升降控制及检测等。

　　2　控制系统硬件设计实验装置的微机控制系统对外部接口由运动控制卡实现。选用国产PC I总线的KPCI2884运动控制卡。这是一款能够同时控制4个伺服电机或步进电机的运动控制卡, 该卡能精确地控制所发出的脉冲频率(电机速度) 、脉冲个数(电机转角)及脉冲频率变化率(电机加速度) ,它能满足步进电机各种复杂的控制要求[ 8 ] 。在一个系统中,可嵌入多块卡同时使用。图2为以运动控制卡KP2CI2884为中心的微机控制系统原理图,图中只给出了单个驱动示例,其他省略。