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將 RS-485 用于數(shù)字發(fā)動機控制應用
I. 簡介
數(shù)字發(fā)動機控制采用數(shù)字處理器來控制電動機的運轉。一般情況下數(shù)字處理器可采用一種或多種反饋方式，使其構成一個閉環(huán)系統(tǒng)。這可比作模擬控制系統(tǒng)和開環(huán)傳動系統(tǒng)。
許多應用都采用了數(shù)字發(fā)動機控制，包括存儲設備（如：磁盤驅動器）、工業(yè)機器人、高精度半導體制造、打印機以及復印機等。
圖1 ：數(shù)字發(fā)動機控制框圖
a. 發(fā)動機設備
數(shù)字發(fā)動機控制可采用多種類型的發(fā)動機。最常用的類型是超小功率旋轉發(fā)動機。它們可以進一步分為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)動機的尺寸設計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)動機，是根據(jù)其馬力功率進行分類的。盡管旋轉發(fā)動機是最常用的類型，但也可獲得其他類型，如：線性發(fā)動機以及帶各種傳動裝置的減速發(fā)動機（gearhead motor）。
圖 2：旋轉發(fā)動機
b. 反饋
為提供有關位置、速度、扭矩或傳動系統(tǒng)其他動力屬性的反饋，需要具備反饋傳感器。最常用的反饋傳感器可能是旋轉編碼器，它是由安裝在發(fā)動機軸上、帶有變化條帶的轉輪構成的。在發(fā)動機轉動時，光傳感器會檢測條帶的經(jīng)過并生成電信號，控制器可利用這些信號來確定發(fā)動機的轉動情況。其他類型的傳感器為轉速計、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傳感器以及基于電阻的電位計。
無論采用哪種傳感器方式，數(shù)字控制器必須重復采樣傳感器信號，以便不斷了解系統(tǒng)的當前動力運轉情況。根據(jù)系統(tǒng)對速度、動力響應及精度的要求，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)的預定轉動和實際動力進行比較，同時處理相關輸入，來產(chǎn)生對傳動裝置的控制信號。如果采用數(shù)字控制器，會需要一些附加任務，包括系統(tǒng)啟動例程、診斷程序、通信控制以及多個采樣傳感器。
數(shù)字控制器可能像專用計算機處理器般復雜，也可能如單芯片編程門陣列般簡單。設計人員不僅可設計出具有為傳動控制而優(yōu)化的功能的數(shù)字信號處理器，還可設計出具有可變功能的微控制器，以便實現(xiàn)適應眾多應用的最佳解決方案。請參見 上的"數(shù)字控制"部分。
d. 數(shù)據(jù)傳輸
本節(jié)將重點討論在發(fā)動機控制和傳動控制應用中采用 RS-485 的優(yōu)勢。如下所述，該技術在與抗擾性、廣泛的共模范圍、充足的數(shù)據(jù)速率以及多點功能有關的這些應用中具有眾多優(yōu)勢。其他應用也采用 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、工業(yè)自動化、遠程終端、建筑自動化和安全系統(tǒng)等應用均廣泛采用了RS-485，以便滿足對強大可靠的遠距離數(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。例如，RS-232 或 RS-422 信令技術在某些應用中可能是非常適用的，而在另外一些應用中可能會首選CAN（控制器局域網(wǎng)）或 EtherNet/IP（行業(yè)協(xié)議），因為它們可與現(xiàn)有網(wǎng)絡進行兼容。對于高速應用以及對長途及共模電壓要求不高的情況，M-LVDS可提供較低的功耗。在 上的應用手冊"總線方案對比"中討論了多種替代方法。
e. 基本拓撲
在所示的傳動控制應用示例中，需要特別注意多個不同接口的數(shù)據(jù)傳輸問題。下表說明了信號的多種分類并總結了信令速度和信號電平的關鍵特性。
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