基于CPLD的開放式四軸運動控制器的設計

作為運動控制的核心部件，運動控制器普遍采用16位或32位微控制器，其靈活的系統集成方式和高速的指令執行速度提高了運動控制性能、改善了控制系統的精度、增強了系統構成的靈活性。如DeltaTau公司的PMAC系列、MEI公司的XMP系列的產品，均采用了高速數據信號處理器（DSP）和現場可編程門陣列（FPGA）技術，一般可以控制1～8個軸。這些基于PC機總線的運行控制器，雖然因采用高性能微處理器在信息處理速度方面有較大的提高，并在實際應用中提供了靈活的接口，但在使用以及系統集成的時候，仍然有很多不便，如價格比較高、應用非常復雜等。并且在結構上是封閉的，只能針對某一類型的應用，控制策略單一，很難同時滿足控制系統在多種應用場合中的要求，實際定制應用。

過去，受計算機處理能力的限制，高性能的運動控制技術需要在板處理器如單片機或DSP上實現，一般PC機中的微處理器很難同時完成如軌跡插補運算和伺服控制運算等任務。目前PC機微處理器已經采用了更先進的工藝技術，信息處理能力明顯提高，可以滿足高速實時運動控制的要求，硬件支持能力大在增強，并且PC機良好的軟件開發環境使構造開放式運動控制平臺成為功可能。本文提出了一種不采用在板處理器而以PC機微處理器為控制核心的開放式四軸運動控制器，該運動控制器采用ALTERA公司的復雜可編程門陣列（CPLD）EPF6016實現硬件管理功能，硬件的功能可以通過軟件配置，而應用層的功能如運動軌跡規則和伺服控制等均由PC機完成。