CPLD器件在数控电加工机床中的应用.pdfVIP

2们2年全国电火花成形加工技术研讨会 CPLD器件在数控电加工机床中的应用 吴强卢智良 苏州电加工机床研究所有限公司，江苏苏州2150 D存数控电加I机床中∞应用，分Ⅲ给自T针对Is^总 鲁蔓·车文舟绍了大规模现场日编程《辑电镕cPI 线和KI总线的接口技术、数字化脉冲电源、光栅脉冲计数和操作手控盍控制等方面的应用框图． 美■栩：cPLD接口技术昧冲电源光锄BH计§ 0前言 复杂可编程逻辑器件cPLD是标准的大规模集成电路产品，可用于各种数字逻辑系统的设计．最 为重要的是具有在线编程(IsP)功能，根据不同的要求，只需改变软件即可在线完成，大大方便丁系 统调试和功能更新，极大地缩短了产品的开发周期，给设计、修改带来很大方便。近年来，cPLD器 件成本不断下降，集成密度、速度和性能太幅度提高，且可靠性高，电磁兼窖(EHc)性好。本文就 cPLD器件在数控电火花价格设备中多方面的应用作一简单介绍。 l荔港!接口技术中的应用 1 l Is^总线接口 早期的计算机接口扳卡都是基于IsA总线．由一些TTL电路的逻辑组台，进行地址译码和输^、 输出控制。其优点是电路结构简单，易于设计，软硬件结合方便；缺点是所用nL电路太多，印制 电路板面积较大．布线困难。cPLD器件的引^恰好解决了返一问题。图l是基于IsA总线的计算机 接口卡框图。 目1￡flsA总线∞*算机接口十框图 89 2们2年全国电火花成形加工技术研讨会 如图l所示，大帚的TTL电路都可包含在一片cPLD中．大大减小了印制电路板面积．减少了布 线工作量。同时．由于cPLD的管脚可由用户自己定义，这也提高了布线的灵活性，使布线工作得到 简化。更重要的是，接口的地址选择更加灵活方便，改变接口地址无需硬件跳线．只需修改cPLD软 件地址译码就可以，这就极大的简化了设计开发过程．缩短了开发周期，降低了开发成本。此结构 的计算机接口卡设计制作简单，成本低，非常适用于速度要求不高的场台。 1 2 PcI总线接口 相对于IsA总线，PcI总线速度更快、实时性更好、可控性更佳．现在的计算机越来越多地采 用PcI总线，Is^总线正逐步被淘汰。 基于PcI总线的接口卡的设计主要包括软件驱动开靛和硬件电路设计。硬件的设计主要是解决 将复杂的PcI总线接口转化为简单易用的接口电路的问题。硬件接口电路设计有两种方法，一种是 利用专用接口桥芯片-但其价格太高，功能太全．只用了其中的一部分．既造成了资源浪费又不经 济，并且它的接口固定t使用起来不太灵话。另一种方法是使用cPLD做PcI桥，完成PcI主从传输 时序的构成与变化，来实现PcI总线接口功能。设计中利用了高速双口R^M．分开两侧的写操作区 域，简化PcI传输的逻辑设计．这杆我们就可以将原来的IsA总线接口卡升级到PcI总线接口卡， 图2为基于PcI总线的计算机接口卡框图。 目2基fMl总线的*算机接口卡《目 2 cPLD在脉冲电源中的应用 脉冲电源的性能是决定电火花机床加工性能的主要因素之一。数字化脉冲电源中的高低压复合、 分组脉冲、电流阶梯调控、等脉宽、单脉冲检测等多种功能．均可通过cPLD器件实现。 如图3所示为基于cPLD器件的数字化脉冲电源的总体结构框图。国中，cPLD器件的功能包含 了脉冲参数设置、主振电路、自适应控制及逻辑控制电路，脉冲电源的各参数可由计算机以某种编 码方式传输给cPLD。cPLD按设定的脉冲宽度、脉冲间隔产生主振脉冲，在此基础上，再根据其他设 定，如包络、复合高压、等脉宽、电流斜坡等要求进行处理，便产生了找们要求的脉冲。经功放电 路．推动功率管。同时，cPLD对间隙捡测电路反馈的加工状态进行分析，对脉冲电源参数实现脉冲 级的实时控制，并将检测结果进行统计后传送给计算机，进行宏观控制，对电参数实施调整，达到 2叭2年全国电火花成形加工技术研讨会 自适应控制的目的。 在具体设计过程中，cPLD器件中每个功能电路最好采用vHDL语言描述，设计成独立的功能模 块。各模块分别生成电路符号后再用电路图