[发明专利]一种基于STM32F103ZET6的开放式数控运动控制系统

说明书

技术领域

本发明属于教学数控技术领域，具体地是一种基于STM32F103ZET6的开放式数控运动控制系统。

背景技术

嵌入式技术以其高集成性和易移植的特点在电力电子、工业控制、国防军事等方面获得广泛应用。开放式数控系统就是在嵌入式技术基础上提出来的一门数控技术。传统的数控系统一般都是专用的、封闭的，不具备兼容性的。因各厂家生产出来的数控产品不具有互移植性，限制了产品的使用范围，而开放式数控系统弥补了传统数控系统诸多不足，构造了一个模块化、可重构、可扩充的软、硬件控制系统。

1992年，欧共体开始实施自动化系统控制装置的开放式数控系统，该系统是以PC为标准平台，加上能自由组合的软件模块，构成不依赖于特定卖主的开放型控制器结构。后来，由东芝机器公司、丰田机器厂和Mazda公司3家机床制造商和日本三菱电子及SML信息系统公司共同组建了控制器开放系统环境。当前，我国的中、高档产品主要还是通过进口国外产品进行补充。国内的开放式数控系统较低档经济性产品占主导地位。

目前，国内的开放式数控系统主要有基于单片机的和基于运动控制卡两类。基于单片机的开放式数控系统结构简单、实用，能完成普通的数控加工，开发技术比较成熟，而且成本和开发费用也较低。但由于单片机的技术屏障，难以实现对数控平台的高性能控制。基于运动控制卡的数控系统具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制精确、通用性强的特点，但是，这类形式的数控系统存在封闭性、二次开发困难、运动控制卡和操作系统之间很难达到无缝连接等诸多不足。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种基于STM32F103ZET6的开放式数控运动控制系统，本发明具有控制精度高、稳定性好、可靠性高的特点，能够构建一套教学用的数控系统。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种基于STM32F103ZET6的开放式数控运动控制系统，其中包括电机驱动控制模块、闭环控制模块、限位模块、通信模块、联轴器；其结构要点是：电机驱动控制模块包括电机1和电机2，闭环控制模块包括光栅尺1和光栅尺2，限位模块包括限位开关，通信模块包括微处理器；X-Y平台的上右端与光栅尺相连，X-Y平台的下右端与光栅尺2相连，光栅尺1和光栅尺2的输出端同时都连接到微处理器上，然后微处理器的输出端分别再与驱动器1和驱动器2相连，驱动器1连接电机1、驱动器2连接电机2，电机1和电机2分别在连接联轴器与限位开关。

作为本发明的一种优选方案，所述微处理器采用STM32F103ZET6一款32位Core?tex-M3内核处理器，其工作频率为72MHz，内置高速存储器（包括512KB字节的闪存、64KB字节的SRAM），具有丰富的增强型GPIO端口，可实现外设与存储器之间的高速数据传输，供电电压为0-3.6V。

进一步地，所述微处理器STM32F103ZET6集成2个串口：串口1和串口2；其中，串口2通过跳线支持RS-232接口和RS-485接口。

作为本发明的另一种优选方案，所述电机驱动控制模块通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。

其次，本发明所述闭环控制模块采用光栅尺作为反馈装置，在光栅尺与STM32F103ZET6单片机相接时采用193可逆计数器。

另外，本发明所述驱动器采用STM32F103ZET6的定时器产生PWM信号来驱动步进电机，PWM的周期及占空比均由STM32F103ZET6定时器控制，然后通过配置GPIO口来输出PWM信号。

本发明的有益效果是。

本发明以STM32F103ZET6微控处理器为核心的开放式数控系统，利用仿真技术、以光栅尺作为反馈元件结合PID控制算法形成的闭环控制系统的控制精度和稳定性，以及开放式数控系统的可行性。

本发明同时采用PWM控制技术，控制了两部两相式混合步进电机，根据光栅尺提供的速度和位置反馈信息，结合PID控制算法，构建了一个高控制精度且稳定性好的闭环控制系统，并具有高可靠性及稳定性；基于STM32FZET6的开放式数控运动控制系统对于构建一套教学用的数控系统具有重要意义。

附图说明

图1是本发明一种基于STM32F103ZET6的开放式数控运动控制系统的总体方案框图。