基于运动控制卡的步进电机控制系统 

    摘要：设计了一种步进电机控制系统。该系统通过运动控制卡产生脉冲和方向信号。用
MicrosoftVisualBasic 编辑界面程序。调用控制卡中的运动函数库，动态改变脉冲频率，控
制电机的转向和转速，从而在开环控制状态下实现对步进电机的控制。既提高了实时性和

  

快速性，又方便实用。

    1 

 

引言

    运动控制系统的上位控制方案一般有单片机系统、专业运动控制 PLC、专用控制系统和
“PC

”

＋运动控制卡 。采用单片机系统实现运动控制，成本较低，但开发难度较大，周期

长。这种方案一般适用于产品批量较大、控制系统功能简单、有单片机系统开发经验的用户。
许多品牌的 PLC 都可选配定位控制模块，有些 PLC 的 CPU 单元本身就具有运动控制功
能，如松下公司的 FP0。这种方案一般适用于运动过程比较简单、运动轨迹固定的设备，
如送料器、自动焊机等。专用控制系统一般是针对专用设备或专用行业，比如西门子公司

“

的车床数控系统和铣床数控系统等。 PC

”

＋运动控制卡 的方案随着 PC 的普及用得越来越

多，将是运动控制系统的主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、
机械轨迹都比较复杂，而且柔性比较强的机器设备，比如目前很热门的开放式数控系统

 

大多采用这种方案。

    

“

本文介绍的控制系统采用的就是 PC

”

 

＋运动控制卡 方案，这是本文的主要内容。

    2. 

 

运动控制卡的结构

    运动控制卡插在 PC 的 PCI 扩展槽内使用；MPC02 卡完成运动控制的所有细节，包括
脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位信号的检测等。它采用先进的专用
控制集成电路，具有梯形及 S 形升降速度曲线。使用 68 芯 SISC 接口，外接线可采用屏蔽

 

线缆，以提高控制卡的抗干扰能力。其信号接口定义如下：

    脉冲量信号：脉冲/方向(编号 17～28)；编码器反馈(35～52)；光隔电源(29、30)

 

。

    开关量信号：限位(55、56、60、61、65、66)；减速(53、54、58、59、63、64)；原点(57、62、67)；
伺服使能(9、11、13)；偏差清零(10、12、14)；外部报警(68)；通用输入(31～34)；通用输出
(1～8)；光隔电源(15、16)

 

。

    3 

 

运动控制系统的软件

    3.1 

 

控制卡的软件

    

 

在函数库中使用的单位和函数返回值通常约定如下。

    3.1.1 

 

单位

    1)位移或距离的单位为 P(Pulse)

 

，即脉冲数；