1.1 系统结构及各部分功能

　　

PC 10 4 是 一种专门为嵌人式控制而定义的工业控制总线，其信号定义和

PLAT 基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结
构的嵌人式控制系统，与普通

PC,ISA 总线控制系统相比有如下特点

　　

(1)尺 寸 结构小:标准模块的机械尺寸是 3.6x 3 .8 英寸，即卯 x 96mmo

　　

(2)堆 栈 式连接:总线以

“针”和“孔”形式层叠连接.即 PC104 总线模块之间，

总线的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬和相连，这种层叠封装有极好的
抗震性。
　　

(3)轻 松 总线驱动:减少元件数量和电源消耗，4-A 总线驱动即可使模块正

常工作，每个模块卜

2M 能耗。

　　正是由于

PC104 体积小，功耗小，联接可靠，采用 PC104 作为主机，可以

大大减小

CNC 控制器的体积系统更加紧凑可靠。

　　因此，这里选用

PCIO4 工控机作为上位机，搭建了

“位置控制卡+ PC104”

的开放式形式数控系统，系统的组成框图。
　　根据功能的不同可将系统分成如下各模块

:系统管理模块、运动控制模块、数

字一脉冲伺服接口模块、电气控制模块、机床面板操作模块和伺服驱动模块。下面
分别加以简要介绍。
　　

(1)管 理 模块和运动控制模块

　　这部分功能主要由上位机

PC104 实现，主要任务是管理和组织整个 CNC 系

统有条不紊地工作，主要包括加工程序的输人、编辑编译，中断管理，故障的自
诊断，完成各种控制算法和插补算法响应操作面板和键盘的输人，同时还要把
运动控制器反馈的数据，机床工作状态，在

CRT 上显示出来。

　　

(2)数 字 一脉冲伺服接口模块和电气控制模块

　　基

 于 CP LD 的位置控制卡在每个插补周期内接收来自上位机(PC104)的位

置信息，将其转换成主轴及进给系统的控制信息

(一定频率和个数的脉冲)，实

现精确的位置控制

;同时实现其他辅助电路功能，如主轴起停，工件的夹紧、松

开，冷却液开

/关等功能。即实现了数字一脉冲接口功能和电气控制功能口

　　

(3)机 床 面板操作模块和伺服驱动模块

　　机床操作面板则用单片机进行管理。单片机实时对面板各按键进行扫描，并
计算出键值，通过串口与上位机进行通信。
　　驱动

 器 为 $ANYOQ 系列，采用位置控制方式，位置控制卡发出的脉冲与

方向信号分别差分输出至驱动器。卡上的输出口通过中间继电器控制驱动器的伺
服

ON 的接通，而输人口也通过中间继电器读人驱动器输出的伺服准备好以及

伺服报警等信号
　　

2 基于 CPLD 的四轴位置控制卡设计

　　

2.1 位里控制卡组成及各部分功能分析

　　该四轴位置控制卡的总体结构如图

2 所示。主要由三部分构成:输人部分、输

出部分和

CPLII 部分。

　　输入部分包括手脉输人，

2 脉冲反馈输人，20 路特殊输人和 32 路普通输人。

其中的

52 路输人主要用来管理各种限位开关、回零检测开关、刀具锁紧开关等。

信号经光电隔离

(部分信号还需整形)后，送人相应的锁存器和输人口，以便进

一步处理。