德国冯哈勃FAULHABER直流电机运动控制器的原理及应用

德国冯哈勃FAULHABER直流电机运动控制器的原理及应用
  摘要：MCDC 2805型运动控制器是专为Faulhaber集团生产的直流微电机量身定作的。它由功能强大的16位微处理器和性能的数字滤波器组成。文中介绍MCDC 2805的硬件结构、外型封装、RS-232串口的功能及RS-232串口的ASCII指令及其应用。：

    关键词：RS-232 运动控制器 电机编码分辨率 直流电机

MCDC 2805型运动控制器是专为Faulhober集团生产的直流微电机量身定作的。它由功能强大的16位微处理器和性能的数字滤波器组成。主要功能包括速度控制、速度模式斜波、三角形、梯形等复杂复合运动运行模式及位置控制、附加控制模式等。所有滤波器参数均能通过RS-232串口设置，并保存在运行控制器内的EEPROM中，因此，MCDC 2805能根据实际需要*独立工作。

1 MCDC 2805引脚功能及内部结构

MCDC 2805的封装结构如图1所示。其中，左侧V1为RS-232 TXD（RS-232发送端）；V2为RS-232RXD（RS-232接收端）；V3为AnalogGND（模拟地）；V4为FaultOutput（故障输出端）；V5为AnalogInput（模拟输入端）；V6为+24V（电源正极）；V7为GND（地）；V8为Input3（第三输入端）。中间是9针D型串口，其中2号是RS-232 RXD（RS-232接收端）；3号是RS-232 TXD（RS-232发送端）；5号是GND（地）。右侧M1为Input#5（第五输入端）；M2为Input #4（第四输入端）；M3为Channel A（编码器A通道）；M4为Channel B（编码器B通道）；M5为VCC（+5V）（系统提供+5V）；M6为SignalGND（信号地）；M7为Motor+（接电机正极）；M8为Motor-（接电机负载）。其中，故障输出端V4也可通过设置来实现下述功能：数字信号输出端；限位开关输入端；转向控制输入端。而且，当V4设置成输入状态时，在输入信号连接到此端口前，使用REFIN和DIRIN指令进行设置，并用EEPSAV指令进行保存。

2 MCDC 2805的二种控制模式

MCDC 2805可以用模拟方式或数字方式输入给定速度。

2．1 模拟速度控制模式

这种工作模式通过模拟输入端（V5）输入给定速度的电压信号，无需使用RS-232串口，但可以通过它来改变系统设置。通过电位计输入给定速度信号是比较简单的速度控制方式，如图2所示，模拟地（V3）与电源地（V7）不共地，RS-232串口可以使用。但是，由于信号输入部分采用差分放大输入方式，因此，若信号输入端（V5）处于悬空状态，将会产生约2V的电压，所以必须将输入端用小阻值电阻器跨接到模拟输入地端，或置于与模拟输入地（V3）相同的电平上。

由于TXD端电压变化，精度不是非常。因此，通常使用RS-232串口进行数字方式输入，可以得到更为的控制模式。

2．2 通过RS-232串口的数字方式输入

RS-232串口由TXD、RXD及电源地构成，可以用交叉的RS-232串口电缆将MCDC 2805型运动控制器与PC、SPS及IPC等设备连接。RS-232串口的功能包括设置系统及电机参数、在线数据分析、电机动转时的实时通讯。通过简易的ASCII码终端仿真程序来控制，在设置中，参数可以保存到EEPROM中，MCDC 2805型运动控制器加电后，即运行保存在EEPROM中的设置程序。（注：必须用“EEPSAV”指令保存到EEPROM中）

2．3 ASCII指令

通过一系列ASCII指令，可以方便的控制电机，而且即使在程序运行时，也能通过RS-232串口输入指令。

3 应用举例

目的：（1）通电后电机运行到限位开关位置；（2）数字信号输入端（故障输出端已重新编程）脉冲上升沿使电机正转5转（如果逻辑电平为低电平，电机将停止）；（3）如果逻辑电平仍为高电平，电机在旋转3转后将运行到0位置。

设置：

SOR0 ——切换到通过RS-232口输入的速度控制工作模式

ENCRES2048 ——将编码器分辨率设置成512

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LR0 ——无运动

M ——切换到位置控制工作模式

REFIN ——将故障输出端设置成输入端

HA1 HL1 HN1 ——模拟输入端为限位开关

CAHOSEQ ——保存复位程序

POHOSEQ1 ——激活通电复位程序

HOSP-200 ——设置复位速度（后退）

HP1 ——限位开关上升沿有效

ENPROG ——通电激活程序

ANSW0 ——关闭异步响应功能

EEPSAV ——将设置保存到EEPROM

程序：

A1

HP3 ——第二输入端（故障输出端）高电平有效

A2

JPF2 ——在第二输入端变低电平前执行连续循环

HP1 ——第二输入端（故障输出端）低电平有效

A3

JPF3 ——在第二输入端变高电平前执行连续循环一判断正边界

LR10240

NP

M ——向前转5转

DELAY50 ——延时0.5秒后判断第二输入端

JPF1 ——第二输入端为低电平时返回到程序起始位

LA0

NP0

M ——第二输入端为高电平时运行到0位

JMP1 ——返回到程序起始位

备注：①编程工作完成后RS-232串口并非必要；②在数字输入端输入短脉冲信号将触发程序，而长脉冲将中断程序。

4 结束语

MCDC 2805型运行控制器的安装方便、集成度高、体积小巧、功能强大且拥有多种控制模式，应用范围极其广泛。使用Faulhober集团提供的多功能扩展板，仅仅通过一个RS-232串口就可以控制多个电机运行。

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