[发明专利]基于PCI的液压机专用运动控制方法及控制器

说明书

技术领域

本发明涉及液压机运动控制，具体讲，涉及基于PCI的液压机专用运动控制器。

背景技术

目前我国的工业生产已经进入一个快速发展的阶段，同时，在生产自动化程度越来越高的今天，对各类控制器的需求大大增加。在航空航天、大型装备制造、电子信息等高新领域中，对控制器的稳定性、抗干扰性、精度、速度等指标提出了更高的要求。但现如今国内运动控制器市场仍是国外产品占据大部分份额，而高水平的控制器市场几乎被几家国外公司垄断，也就是说我国现在缺乏一种自主知识产权的低成本高可靠性运动控制器。

在大型液压机生产行业，一方面受制于国外生产的运动控制器的技术垄断，我国国产液压机一直无法具备完整的自主知识产权，另一方面，大型液压机作为控制对象，其信号类型、规格要求都有其独特之处，而实际应用中多采用通用的运动控制器，这样由于信号特点、规格要求的不匹配，给生产者带来很多不便，同时也会造成不必要的资源浪费。

所以说，开发一款具备自主知识产权，能够较大限度匹配液压机控制系统的运动控制器是有意义的。

液压系统的组成与实现

多缸液压机主要包括上位机、液压缸组、滑块、机架、油泵组、油箱、检测装置和控制系统。当液压机工作时，油泵将高压液压油从油箱抽取进油路；液压油经过比例伺服阀进入液压缸组，驱动滑块运行。滑块的速度和调平控制是通过不断的调节油路中比例伺服阀的开度，从而改变液压缸的液压油的流量来实现的。

以80MN多缸锻造液压机为例，描述液压系统组成如图1所示。

其中各部分的详细说明如下表所示：

控制多缸液压机的关键是多缸液压伺服控制系统。首先，分别通过FPGA和A/D芯片将光栅尺输出的滑块的位置信息(SSI格式)和压力传感器采集的液压缸内的压力信息(电压信号)转换为主控芯片能识别的并行二进制信息。然后主控芯片根据这些信息与控制算法计算出比例伺服阀应有的开度，然后经过D/A芯片和驱动放大电路，输出给比例伺服阀，从而达到控制目标。多缸液压机控制系统原理图如图2所示。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种低成本、高可靠性、使用和维护简单，并且可与工控机共同组成控制系统的控制板卡及能够直接与执行机构信号匹配的控制器，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，基于PCI的液压机专用运动控制器，包括模拟量输入模块、模拟量输出模块、TMS320F2812数字信号处理模块、EQ2C8Q208逻辑电路转换模块、PCI9054总线数据通讯模块、开关量输入电路模块、开关量输出电路模块；Q2C8Q208逻辑转换电路模块分别与前述各模块相连；

EQ2C8Q208逻辑转换电路模块与TMS320F2812数字信号处理模块相连接，通过中断控制方式实现两者之间的数据交换；

EQ2C8Q208逻辑转换电路模块经PCI9054总线数据通讯模块与工控机相应的PCI插槽连接，实现工控机与EQ2C8Q208逻辑转换电路之间的并行数据交换。

模拟量输入模块结构为：EQ2C8Q208通过SPI总线将控制字写入AD7928，期间通过芯片TLP117进行电气隔离；外接端子接收变送器输入的0～10V电压信号，通过电阻分压得到0～5V标准电压信号，经再A/D转换芯片AD7928转换为12位高精度数字信号，然后通过数字量隔离芯片IOS721进行数字信号的电气隔离，隔离后的串行数字信号通过SPI总线传输至EQ2C8Q208。

模拟量输出模块结构为：数字信号由EQ2C8Q208通过SPI总线传输至数字量隔离芯片TLP117，在此进行数字信号的电气隔离，串行数字信号通过D/A转换芯片A/D5628将12位高精度数字信号转换为模拟量信号，在经过电压信号放大电路转换为标准0～10电压信号输出。

EQ2C8Q208逻辑电路转换模块进一步包括：高速位置(SSI)采集模块、M法和T法速度计算模块、SPI串行数据通讯模块、TMS320F2812中断控制和仲裁模块、PCI并行总线数据通讯模块，TMS320F2812中断控制和仲裁模块和PCI并行总线数据通讯模块包含在双口RAM中。

TMS320F2812数字信号处理模块进一步包括：AD数据采集及格式转换模块、DA数据格式转换及输出模块、控制算法运行模块和DSP与FPGA的中断数据通讯模块