具有单轴控制功能的同步交流伺服驱动装置

　　在精密定位控制的要求越来越高的工业控制领域，作为执行机构的伺服电机以其响应速度快，定位精度高的优势特点而得到了广泛的应用。而同步交流伺服驱动装置,即是控制系统与伺服电机中间不可缺少的环节。

　　在自动化领域很多场合需要实现单轴的重复、高速、高精度定位，通常情况下为了实现这样的功能需要有一个上位机和一套伺服系统(包括伺服驱动装置和伺服电 机)组成。而具有单轴控制功能的同步交流伺服驱动装置(以下简称单轴驱动装置)，因为其自身具有单轴控制功能，可以在组成上述的单轴控制系统时，不需要上位机，简化了系统的组成;因为其没有与上位机或单轴控制器之间的通讯接口，大大提高了系统的可靠性，从整体上降低了系统成本。

　　单轴驱动装置简介

　　单轴驱动装置通过采用数字信号处理器(dsp)和大规模可编程门阵(cpld)实现全数字式控制。功率部分采用大功率的智能功率模块(ipm)，具备完善 的保护功能。单轴驱动装置的输入/输出口为可编程口，可灵活配置，能满足多种不同应用场合的需要。为了满足用户对单轴控制的需要，设置有用户可编程的程序段，用户通过在程序的编辑运动控制指令来实现单轴运动和输入输出的控制。

　　硬件设计

　　单轴驱动装置主要由电源电路、接口电路、按键显示、dsp、cpld和功率电路组成。其硬件组成框图如图1所示。

　　图1 硬件组成框图

　　dsp的i/o口与按键显示相连，接口电路与cpld相连接。dsp与cpld通过dsp的外部数据总线相连，dsp通过它的外部数据总线，从cpld输 入或输出相应的控制信号。dsp输出的pwm信号经中间驱动电路后送功率电路中的ipm模块。电源电路负责提供整个装置内部的电源。

　　dsp是整个单轴驱动装置的核心，它负责对用户程序段中的运动指令进行解释执行，并输出相应的pwm信号给ipm功率模块，控制电机运行。dsp采用的是 ti公司的tms320lf2407a，芯片具有低成本、低功耗、高性能的处理能力。它采用高性能静态cmos技术，哈佛结构，使供电电源降为 3.3v，4级流水线作业，40mips的执行速度，指令周期为25ns;32k字的片内flash程序存储器，2.5k字的片内ram;片内集成了2个事件管理模块eva和evb，每个包括:两个16位通用定时器;8个16位脉宽调制通道。片内集成光电编码器接口电路;具有16通道10位ad转换器、 can、spi、sci通信模块等多种片内设备，几乎不用外接外设。并且该模块支持多种触发方式。

　　cpld的主要作用是为dsp和外部可编程io提供一个通路，并负责单轴驱动装置的逻辑、报警处理。cpld选用的是lattice公司的 ispmach4128。该芯片采用3.3v供电，i/o口5v容忍，最高速度达333mhz，具有128个宏单元、68个io口，功耗低。其性能指示能 够满足设计需要。

　　功率电路采用三菱公司的ipm功率模块，具有短、过流、高温、欠压保护功能。广泛应用于供电、电机驱动等领域。