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电子工程世界网基于?LABVIEW?和?交流?伺服?电机，如何解决车辆?换?挡?杆?系统?失效?问题？( 二 )


本文选用NI公司开发的USB-6251数据采集卡及Labview软件的Express技术快速实现光电开关的实时电压采集 。 USB-6251数据采集卡是NI公司最新推出的USB总线M系列数据采集产品 ， 可提供高达16路模拟输入通道 ， 并达到1.25MS/s数据采集速率 ， 且增加了USB即插即用的简单易用性以及全新高速信号流技术 ， 可实时快速的采集各种物理信号 。 Express技术是Labview最新提供的一种快捷简便搭建专业测试系统的技术[1] 。 它将各种基本函数进一步打包为更加智能 ， 功能更加丰富的函数；并对其中某些函数提供配置对话框 ， 通过配置框可以对函数进行详细的配置 ， 因此其可以实现较少的步骤完成功能完善的测试系统 ， 尤其对于复杂的采集系统 ， Express技术起到了极大的简化作用 。 图3为光电开关电压信号采集设置图 ， 电压信号最大值及最小值设定为+10V及-10V ， 采集率及待读取采样均设定为1 ， 即1秒采集1个并实时的传到上位机 ， 采集模式设为连续采样 。
3.2Labview控制程序
采集到的光电开关信号将输入到程序中执行控制策略 。 如图4所示 ， DAQ助手为采用Express技术建立的光电开关电压信号采集 ， 信号实时输入到循环结构中执行判定 ， 这里阈值选定为5V ， 即电压信号大于5V(此时电机正常运行)时 ， 不执行任何操作；当电压信号低于5V时(此时电机运行到上/下极限位置)时 ， 首先当前次数增加0.5(电机在上/下极限位置间运行一个来回定义为1)并比较当前次数是否等于循环次数 ， 等于则程序停止；不等于则电机反转 ， 程序继续运行 。
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图3光电开光电压信号采集
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图4光电开关信号的判断与计数
3.3Modbus协议控制伺服电机方案
图5为Labview程序采用Modbus协议控制伺服电机反转 。 Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言 ， 通过此协议控制器相互之间、控制器和其它设备之间可以通信 。 它已经成为一通用工业标准[2,3] 。 Modbus协议有两种传输模式：ASCII(Americanstandardcodeforinformationinterchange)或RTU(Remoteterminalunit) ， 两种方式均须指定串口通信参数（如波特率、校验方式等） 。 伺服电机预先设定以下参数：站号：1；传输模式：RTU；数据位：8；校验：偶校验；停止位：1；通讯超时：5000ms；串口号：Com4 。 并将电机内部寄存器20B(16进制)位置设定为命令输入反向控制 ， 即此寄存器变化时(即由106变为006 ， 或者由006变为106)电机反转；缺省为106 ， 电机按先指定方向运行 。 图5中程序首先提取内部寄存器20B位置的当前值 ， 通过与给定值对比判断后再输入新值 ， 从而实现电机反转的操作 。
3.4极限位置反转保护方案
在电机实际运行中采用两个光亮的金属铁片触出发光电开关 ， 由于铁片的宽度和电机惯性 ， 电机往往要超过铁片内侧边缘一部分后再执行反转操作 ， 电机反转初期光电开关仍处于低电平 ， 这极易让程序认为电机已经到达另一个界限位置 ， 而造成电机在一个极限位置附近反复运行 ， 不能正常工作 。 图6为程序新增加的极限位置反转保护功能 。 即在电机运行到极限位置后 ， 关闭NI数据采集功能2秒 ， 2秒后数据采集再次开启 ， 而此时光电开关已经远离触发铁片 ， 不会再次发生以上问题 。
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图5Modbus协议控制电机反转
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图6极限位置反转保护


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