基于Beckhoff嵌入式PC控制器的步進(jìn)電機(jī)群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要： 根據(jù)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)需要，提出了采用德國(guó)Beckhoff公司生產(chǎn)的嵌入式PC控制器及驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)群控的設(shè)計(jì)方案。通過與PLC控制方案的對(duì)比，實(shí)踐表明，此控制系統(tǒng)具有硬件配置簡(jiǎn)單、可靠性高、在線診斷維護(hù)更加方便的特點(diǎn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)大量電機(jī)的控制有參考價(jià)值。

　　德國(guó)倍福(Beckhoff)公司作為專業(yè)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和制造公司，生產(chǎn)一種基于工業(yè)PC機(jī)和PLC之間的嵌入式PC機(jī)。主要是針對(duì)需要帶有工業(yè)PC機(jī)特性和計(jì)算機(jī)的功能但又不打算購(gòu)買整臺(tái)PC機(jī)的客戶而設(shè)計(jì)的。它很好地結(jié)合了工業(yè)PC機(jī)和硬件PLC的功能，并具有強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能和完善的人機(jī)界面（HMI），是一種導(dǎo)軌式的三位一體的多功能的控制器。由于它采用導(dǎo)軌式安裝、模塊化設(shè)計(jì)、多種現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式以及多種功能模塊的搭配，使其在大量電機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)用中，有著PLC無(wú)法具備的許多優(yōu)勢(shì)，如連接線路少、占用空間小等，再加上電機(jī)專用控制模塊和其具備的運(yùn)動(dòng)控制功能，使得整個(gè)控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠、高效。

　　本文在仔細(xì)研究Beckhoff嵌入式PC機(jī)及相關(guān)模塊性能的基礎(chǔ)上，通過大量的實(shí)驗(yàn)，提出并驗(yàn)證了步進(jìn)電機(jī)群控的設(shè)計(jì)方案。

　　1 、控制系統(tǒng)硬件組成

　　1.1 控制系統(tǒng)概述

　　本控制系統(tǒng)作為一個(gè)分系統(tǒng)，受主控系統(tǒng)的指令調(diào)度，其控制對(duì)象為大量的步進(jìn)電機(jī)。控制要求在指定時(shí)間段內(nèi)驅(qū)動(dòng)若干電機(jī)將其不同的負(fù)載設(shè)備可靠地送到指定位置，完成不同的任務(wù)。由于整個(gè)系統(tǒng)龐大，電機(jī)數(shù)量眾多且分散，數(shù)據(jù)傳輸量巨大，要求該控制系統(tǒng)與主控系統(tǒng)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)分層設(shè)計(jì)，使其具有極高的可靠性、開放性，并具有運(yùn)行效率高維護(hù)方便的特點(diǎn)。

　　1.2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

　　整個(gè)控制系統(tǒng)分為6組，每組分為幾個(gè)電機(jī)數(shù)目不等的控制區(qū)域，圖1表明其中某一控制區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)??？刂葡到y(tǒng)采用FCS（Fieldbus CONTROL System）控制架構(gòu)設(shè)計(jì)，控制器CX1020向下通過電機(jī)控制模塊KL2531/KL2541實(shí)現(xiàn)對(duì)底層電機(jī)的控制，向上則通過自身所帶的以太網(wǎng)模塊以及以太網(wǎng)交換機(jī)接入控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)控制中心通過控制服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)被控設(shè)備的操作控制，完成系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備調(diào)度管理,通過網(wǎng)絡(luò)按照控制流程對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。