面向纤维测量微操作的步进电动机控制软件设计
王晓芳，邱书波
(山东轻工业学院，山东济南250353)
摘要：将步进电动机用于纤维测量系统的定位控制，提出一种基于Pc机和数据采集／控制卡的步进电动机控制方案，并将windows多线程和高精度定时技术应用到软件设计中，以产生高稳定度的脉冲信号，提高步进电动机的定位精度。文章介绍了软件设计过程，并给出了相应的控制软件界面。
关键词：纤维测量；控制软件；数据采集／控制卡；步进电动机；高精度定时；多线程
中图分类号：TM383．6 文献标识码：A 文章编号：1004—7018(2010)05—0060—03
0引言
步进电动机是一种将数字脉冲信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，具有精确步进、平滑调速以及快速起停和换相等特点，广泛用于速度控制和位置控制系统。本文将步进电动机用于纤维测量微操作系统，该系统主要通过控制步进电动机运动拉伸纤维，达到测量纤维张力的目的，要求有较高定位精度，并臣能通过软件界面控制拉伸运动过程。系统设计的关键是实现步进电动机的运动控制，常见方案有”。：(1)工控机结合运动控制卡方式；(2)Pc机结合单片机最小系统方式；(3)工控机结合PLC方式。这些方案中，有的成本较高，有的实现较复杂。本文采用Pc机结合数据采集／控制卡的控制方案，控制软件的没计充分利用Windows多线程和高精度定时技术，生成的进给脉冲信号稳定性好，步进电动机定位精度高。该方案不仅可以方便地通过软件界面控制步进电动机的运动过程，而且可以依托Pc机和数据采集／控制卡的优势条件，实现数据采集、处理等其他功能。
1系统构成及功能
步进电动机控制系统构成框图如图1所示。图中的计算机是一台普通PC机，配有键盘和打印机，数据采集／控制卡插在PC机的PCI插槽中，步进电动机是两相混合式步进电动机，其驱动电路由厂商提供。系统工作时，由Pc机上的控制软件操作数据采集／控制卡向驱动电路发出控制信号和脉冲信号，驱动电路将输入信号转换成d十、A一、B+、B四路输出信号，驱动步进电动机。
系统控制软件主要功能包括：(1)控制数据采集／控制卡开关量通道Doutl电平实现步进电动机的起停控制；(2)Dour2电平实现步进电动机正反转控制；(3)Dout0电平生成步进电动机的进给脉冲信号；(4)通过改变脉冲频率，实现调速；(5)控制数据采集／控制卡模拟量通道及A／D转换，实现模拟量面向纤维测量微操作的步进电动机控制软件设计信号采集。
2关键技术介绍
2．1数据采集／控制卡
系统采用一种国产的PcI总线数据采集／控制卡，该卡具有16路开关量输入／输出通道、16路模拟量输入通道、1个12位的AD转换器。使用时，将数据采集／控制卡插在计算机主板上的任一PcI插槽巾，并安装没备驱动程序。应用程序通过动态链接库提供的库函数访问数据采集／控制卡。常用的库函数及功能如下：
(1)]KP8l LocateOpen，打开数据采集／控制卡；
(2)KP811 c10se，关闭数据采集／控制专；
(3)KP8ll—FIFOcls，届I新FIFO；
(4)KP811一ReadnF0，读HFO数据；
(5)KP811_Input，开关量输入；
(6)KP811一Output，开关量输出。
设计中最常用的库函数是KP811 Output，该函数可直接控制某路开关量输出的电平，原形如下：
V0ld KP811一Output(IO HLE hIO．shor channel，b001 states，bool initop，1ong val)
输入参数的含义：h10为打开的数据采集／控制卡句柄；In劬p为输出方式选择，逻辑值“1”时，按字节方式输出，逻辑值“0”时，按通道方式输出；chan—nel为通道输出方式下的通道号；stms为通道输出方式下通道状态，“l”时输出高电平，“0”时输出低电平；vd用于字节方式输出。
数据采集／控制卡编程时要注意两点：
1)首先要调用LoadⅡbrary函数链接数据采集／控制卡的动态库；
2)在访问数据采集／控制卡前必须先打开板卡，访问结束后应关闭板卡。
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