嵌入式

PC 控制器的步进电机群控系统设计

　　德国倍福

(Beckhoff)公司作为专业的自动化设计和制造公司，生产一种基

于工业

PC 机和 PLC 之间的嵌入式 PC 机。主要是针对需要带有工业 PC 机特性

和计算机的功能但又不打算购买整台

PC 机的客户而设计的。它很好地结合了工

业

PC 机和硬件 PLC 的功能，并具有强大的运动控制功能和完善的人机界面

（

HMI），是一种导轨式的三位一体的多功能的控制器。由于它采用导轨式安装、

模块化设计、多种现场总线通信方式以及多种功能模块的搭配，使其在大量电机
的控制系统应用中，有着

PLC 无法具备的许多优势，如连接线路少、占用空间

小等，再加上电机专用控制模块和其具备的运动控制功能，使得整个控制系统
构成简单，运行可靠、高效

[1]。

　　本文在仔细研究

Beckhoff 嵌入式 PC 机及相关模块性能的基础上，通过大

量的实验，提出并验证了步进电机群控的设计方案。

1 控制系统硬件组成

1.1  控制系统概述

　　本控制系统作为一个分系统，受主控系统的指令调度，其控制对象为大量
的步进电机。控制要求在指定时间段内驱动若干电机将其不同的负载设备可靠地
送到指定位置，完成不同的任务。由于整个系统庞大，电机数量众多且分散，数
据传输量巨大，要求该控制系统与主控系统之间采用工业以太网分层设计，使
其具有极高的可靠性、开放性，并具有运行效率高维护方便的特点。

1.2 控制系统网络拓扑

　　整个控制系统分为

6 组，每组分为几个电机数目不等的控制区域，图 1 表

明其中某一控制区域的网络控制拓扑。控制系统采用

FCS（Fieldbus Control 

System ） 控 制 架 构 设 计 ， 控 制 器 CX1020 向 下 通 过 电 机 控 制 模 块
KL2531/KL2541 实现对底层电机的控制，向上则通过自身所带的以太网模块
以及以太网交换机接入控制系统，现场控制中心通过控制服务器实现对被控设
备的操作控制，完成系统内设备调度管理

,通过网络按照控制流程对设备进行控

制。

 

1.2.1 

 

系统硬件配置

　　系统硬件配置如下：

　　

(1)CPU(CX1020):内部采用时钟频率为 1 GHz 的奔腾 MMX 处理器,内存