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將 RS-485 用于數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制應(yīng)用
I. 簡介
數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制采用數(shù)字處理器來控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。一般情況下數(shù)字處理器可采用一種或多種反饋方式，使其構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。這可比作模擬控制系統(tǒng)和開環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)。
許多應(yīng)用都采用了數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制，包括存儲(chǔ)設(shè)備（如：磁盤驅(qū)動(dòng)器）、工業(yè)機(jī)器人、高精度半導(dǎo)體制造、打印機(jī)以及復(fù)印機(jī)等。
圖1 ：數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制框圖
a. 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備
數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制可采用多種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。最常用的類型是超小功率旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。它們可以進(jìn)一步分為AC、DC電刷或DC無電刷型，這主要取決于其整流方式。小型發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸設(shè)計(jì)一般取決于框架尺寸和瓦功率。而一般像 AC 型這樣較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，是根據(jù)其馬力功率進(jìn)行分類的。盡管旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)是最常用的類型，但也可獲得其他類型，如：線性發(fā)動(dòng)機(jī)以及帶各種傳動(dòng)裝置的減速發(fā)動(dòng)機(jī)（gearhead motor）。
圖 2：旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)
b. 反饋
為提供有關(guān)位置、速度、扭矩或傳動(dòng)系統(tǒng)其他動(dòng)力屬性的反饋，需要具備反饋傳感器。最常用的反饋傳感器可能是旋轉(zhuǎn)編碼器，它是由安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)軸上、帶有變化條帶的轉(zhuǎn)輪構(gòu)成的。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光傳感器會(huì)檢測條帶的經(jīng)過并生成電信號(hào)，控制器可利用這些信號(hào)來確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。其他類型的傳感器為轉(zhuǎn)速計(jì)、同步器和分解器，這些均是基于電感的傳感器；另外還有基于電磁的霍爾效應(yīng)傳感器以及基于電阻的電位計(jì)。
無論采用哪種傳感器方式，數(shù)字控制器必須重復(fù)采樣傳感器信號(hào)，以便不斷了解系統(tǒng)的當(dāng)前動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)情況。根據(jù)系統(tǒng)對速度、動(dòng)力響應(yīng)及精度的要求，反饋采樣率可超過每秒幾千次采樣。
c. 控制器
無論是數(shù)字控制器還是模擬控制器，都需要與系統(tǒng)的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)和實(shí)際動(dòng)力進(jìn)行比較，同時(shí)處理相關(guān)輸入，來產(chǎn)生對傳動(dòng)裝置的控制信號(hào)。如果采用數(shù)字控制器，會(huì)需要一些附加任務(wù)，包括系統(tǒng)啟動(dòng)例程、診斷程序、通信控制以及多個(gè)采樣傳感器。
數(shù)字控制器可能像專用計(jì)算機(jī)處理器般復(fù)雜，也可能如單芯片編程門陣列般簡單。設(shè)計(jì)人員不僅可設(shè)計(jì)出具有為傳動(dòng)控制而優(yōu)化的功能的數(shù)字信號(hào)處理器，還可設(shè)計(jì)出具有可變功能的微控制器，以便實(shí)現(xiàn)適應(yīng)眾多應(yīng)用的最佳解決方案。請參見 www.ti.com 上的"數(shù)字控制"部分。
d. 數(shù)據(jù)傳輸
本節(jié)將重點(diǎn)討論在發(fā)動(dòng)機(jī)控制和傳動(dòng)控制應(yīng)用中采用 RS-485 的優(yōu)勢。如下所述，該技術(shù)在與抗擾性、廣泛的共模范圍、充足的數(shù)據(jù)速率以及多點(diǎn)功能有關(guān)的這些應(yīng)用中具有眾多優(yōu)勢。其他應(yīng)用也采用 RS-485 信令，以期利用這些相同優(yōu)勢。因此，諸如過程控制網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程終端、建筑自動(dòng)化和安全系統(tǒng)等應(yīng)用均廣泛采用了RS-485，以便滿足對強(qiáng)大可靠的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰�。通�?RS-485 信令與 Profibus、Interbus、Modbus 或 BACnet 一起使用，這些協(xié)議都是針對最終用戶的特殊需求而量身定做的。
如果 R-485 的優(yōu)勢不足以滿足需求，還可以采用其他信令技術(shù)。例如，RS-232 或 RS-422 信令技術(shù)在某些應(yīng)用中可能是非常適用的，而在另外一些應(yīng)用中可能會(huì)首選CAN（控制器局域網(wǎng)）或 EtherNet/IP（行業(yè)協(xié)議），因?yàn)?/p>
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