1、DM大民激光切割机系统硬件的设计：

伺服运动控制系统通常由电流控制器、速度控制器、位置控制器、PMM控制等部分组成。本系统采用RMCK201专用运动控制芯片,用硬件实现电流控制器、速度控制器、正交解码脉冲电路和PWM控制等功能,极大提高了系统的运算速度,减小了编程任务。本系统主电路由整流电路、滤波电路、智能功率模块IPM和永磁同步电机等构成,控制电路包括PLC16F877A和RMCK201及其外围电路,辅助电路包括位置速度检测电路、故障检测电路等。单片机与RMCK201搭建的伺服驱动系统结构框图如图1所示

1.1、运动控制芯片 IRMCK201:

 IRMCK201是一个完整的交流伺服电机控制IC,是国际整流器集成电路公司设计的专用运动控制芯片,实现了高性能伺服驱动系统的闭环电流和闭环速度控制,包括基于编码位置反馈接口基础上的正弦交流电流闭环控制、速闭环控制的逻辑控制单元模块、模拟和数字I/○接口,以及丰富的可配置外围器件。主机通信逻辑除了支持RS232或RS422标隹通信端口,—个8位宽的主机并行接口,还有一个快速的从属SP嗵通信接口,所有通信端口对主机设置相同的接入能力,即所有的通信端口都具有相同的访问主寄存器的能力,但RS232或RS422通信协议的优先级比较低,使用时需屏蔽其他协议。用户可以通过这些通信端口从预定义的寄存器写入和读取配置和监视驱动器此外,IRMCK201不同于传统的微控制器或数字信号处理器,其不需要任何编程来完成复杂的交流伺服算法的开发。结合匡际整流器公司的高压栅极驱动器R213X和电流传感器IR2175,用户可以用较少的元件数量设计一个完整的交流伺服控制系统lRMCK201主要由主机接口、供电电源接口、离散接口、PLL接口、运行外围设备、模拟接口等部分组成。其内部结构框图如图2所示。

1.2、PIC16F877A与IRMCK201接囗电路：

    PIC16F877A的通信端口如图3 

       IRMCK201的通信端口如图4 

1.3、DM大民激光切割机逆变电路设计

IPM( Inte lligent Power Module,智能功率模块)是一种较为理想的电力电子器件,通过接口与单片机连接,可以实现对电机的变频调速控制。本系统的逆变电路以智能功率模块IRAMS10UP60A为核心,其内部集成了多种功能电路,如过热保护、6个开关通道自举二极箮等,使逆变电路整体设计简单。功率模块的额定功率为750W,通过逆变直流母线电压来改变驱动功率,控制小功率的同步伺服电机。模块需要少量外围电路,如自举电路和过温过流保护电路,保证速度門调节的实现逆变电路采用智能功率模块IRAMS10UP60A,同分离元件组成的功率驱动电路相比,其内部集成了多种功能电路,简化了系统硬件电路,且安全性、可靠性以及稳定性更好。

1.4、DM大民激光切割机电流采样电路设计

 IR2175是国际整流公司专为交流或直流无刷电机的驱动应用而设计的高压线性电流传感器。IR2175的模拟输入信号串联在电机相绕组回路中,通过采集采样电阻的压降,将电流信号从电机的上桥臂驱动电路转换到下桥臂驱动电路,使电流信号能够被以地为参考电位的控制电路处理。IR2175内置电流检测和保护电路,不需要A/D转换芯片就能自动将输入模拟信号转换成数字PWM信号输出。与传统的霍尔电流传感器相比,IR2175的优点是数字PWM输出、温漂低。对于三相交流永磁同步电机.选取两相即可,本系统对∨相和W相采样,采样电阻为10mΩ,采样电路如图5所示。

1.5、DM大民激光切割机电压监控电路设计

IRMCK201内置有A/D接口电路,当MUX_1A=0、MUX_1B=1时,控制数据选通器CD4052选通电压采样信号,其中差分电路由运算放大器TLV2374构成,将主电路上0-400V的直流母线电压按比例缩小至数据选通器能够接收的0-4V范围内。A/D转换芯片ADS7818上的5 CONV、6 DATA、7CLK三个引脚直接与IRMCK201相连。由运算放大器TLV2374、数据选通器CD4052及12位高速A/D转换器ADS7818构成的电压监控电路如图6所示。

1.6、DM大民激光切割机编码器接口电路设计

IRMCK201带有增量式编码器接口电路,可配置范围从200~10000PPR的光电码盘线数,脉冲频率可达1MHZ。对转子的磁极位置实施精确定位才能实现高精度的速度控制,本系统采用三相交流永磁同步电机内置的一个2500PPR的混合式光电编码器,经过高速反向缓冲器MM74HCI4M整形后,使用U、V、W信号粗测起始时转子位置,以实现电动机的自启动。编码器接口电路如图7所示。

1.7、DM大民激光切割机路光电隔离

IRMCK201输出高速PWM脉冲信号,而IRMCS10UP60A对PWM脉冲的要求较高,为避免电磁干扰,需进行光电隔离,HCPL2631是为智能功率模块PM等设计的双通道光耦波特率为10Mbps。本系统采用HCPL2631设计出6路光电隔离电路,如图8所示.