cpld在电机控制器中的作用
CPLD在变电所开关控制中的应用
关键词 ： Ｐ Ｄ； Ｈ Ｌ ＭＡ ＋ Ｌ ＳＩ 变电所 ； Ｃ Ｌ Ｖ Ｄ ； Ｘ Ｐ Ｕ Ｉ； 开关控制
中 图分 类 号 ：Ｕ ２ ． ２６ ７ 文献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ — １８ ２０ ）２ ０ ３ 一 ３ ０６ ９ ７ （０ ７ ０ — ０ ｌ０
Ａｂｔａｔ Ｔ ｅＥｅｔ ｎｃＤ ｓ ｎＡ ｔｍ ｔ ｎ（Ｄ ） ｅｈ ｏ ｇ ａ ｅｏ ｎｉ ｐｒ ｎ ｄｓ ｎ ｍ ｔｏ ｆ ｎｌｇ ｓｒｃ： ｈ ｌｃ ｏ ｉ ｅｉ ｕｏ ａｉ Ｅ Ａ ｔｃｎ ｌ ｙｈｓｂｃｍｅａ ｍ ｏｔ ｔ ｅｉ ｅｈｄｏ ａｏ ｒ ｇ ｏ ｏ ａ ｇ ａ
ａ ｄ ｄ ｇｔ ｌ ｉ ｕ ｔ ｙ ｔ ｍ ａ ｈ ｔｇ ａｅ ｉ ｕ ｔ ｓｇ ｏ ｉ ｇ Ｗｉ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｌ ｃｒ ｏ ｒｉ ｄ ｓ ｙ ｔ ｅ ｎ ｉｉ ｒ ｉ ｓ ｓｅ ｓｔ ｅ ｉ ｅ ｒ ｔｄ ｃ ｒ ｉ ｉ ｒ ｗ ｎ ． ａｃｃ ｎ ｃ ｔ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｅ ｔ ｃ ｐ ｗｅ ｕ ｔ ， ｈ ｈ ｅ ｉ ｎ ｒ
ｓ ｅ ｔ ｒｔ ｃ ｃ ｉＨ ｒｗ ｒ ｅｃ ｐ ｏ ａｇ ａｅ（ＨＤ ） ａ ｖｉ ｂｙｒａ ｚ ｂｔｔ ｎｒｍ ｔ ｃｎｒ１ ｅ ｐ ｄｉ ｅ ａｅ ｉ ｕｔ ａｄ ａｅＤ ｓｒ ｔ ｎＬ ｎｕ ｇ Ｖ Ｌ ｃｎａａａ ｌ ｅｌｅｓ ｓ ｉ ｏｅ ｏ ｔ ． ｎｇ ｒ ｉ ｉ ｌ ｉ ｕ ａｏ ｅ ｏ
器件 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ是 由 Ｐ Ｌ Ｐｏｒｍ ｂｅＡｒｙＬｇ ． Ａ （ｒｇａ ｍａｌ ｒ ｏｉ 可 ａ ｃ 编程 阵列 逻辑 ） Ｇ Ｌ ｅｅｉ ｒ ｙ ｏｉ． 用 或 Ａ （Ｇ ｎｒ Ａ ａ Ｌ ｇ 通 ｃ ｃ 阵列逻 辑 ） 展 而来 的。 发
图 １ Ｍ Ａ ＋ Ｌ ＳＩ 开 发 流 程 Ｘ Ｐ Ｕ Ｉ
基于CPLD的步进电机控制器3
孝感学院学报 JO U R N A L OF X IAO G A N U N IV ER SITY
V OL . 28 NO . 6 N O V. 2008
基于 CPLD 的步进电机控制器
方天红
( 孝感学院 物理与电子 信息工程学院, 湖北 孝感 432000)
本文采用复杂可编程逻辑器件( CPL D) , 应用 VH DL 语言编程来 实现对步进电 机的控制。整 个系统选用器件少, 在性能和可操作性等性能上 都有较大的提高, 利于步进电机的运动控制。
1 步进电机控制器控制原理
步进电机[ 1] 是一种将电脉冲信号转换成直线
或角位移的执行元件, 它不能直接接到交直流电 源上, 而必须使用专用设备。步进电机控制驱动 器结构框图如图 1 所示, 控制器可以发出脉冲频 率从几赫兹到几十千赫兹可以连续变化的脉冲信 号, 它为环形分配器提供脉冲序列。
4 结束语
综合仿真和 实际测试表明, 设计的 基于 CP L D 的步进电机控制器能比较灵活方便的控制 步进电机的速度和方向, 达到了设计的要求。步
进电机控制器适合用于需要使用步进电机的各种 控制系统, 如精 密绕线系 统、自 动门控制 系统等 等, 通过该步进电机控制器可以方便地对步进电 机的速度和方向进行精确控制。
[ 4 ] 刘昌华. 数字逻辑 EDA 设计与实践 ) ) ) M A X+ PL US 与 Q uartus[ M ] . 北京: 国防工业出版社, 2006.
如果 m aner= 0( 00) 或 3( 11) 时, 电路使用一 二相激磁法, 步进电机为正转, 若 count 的初值为 0, 每次加 1, 经过编码, 输出控制脉冲为 3( 0011) , 2( 0010) , 5( 0110) , 4( 0100) , C( 1100) , 8( 1000) , 9( 1001) 。仿真结果如图 4 所示。
CPLD设计
随着单片机和微型计算机[26]的高速发展，伺服系统逐渐向智能化方向的发展，并伴随外围电路专用集成电路的出现，促进了直流伺服电动机控制技术的显著进步。
当这些技术领域发展到一定程度就构成快响应、高精度的直流伺服系统，进而电力半导体驱动装置逐步取代了电液驱动，比如军用伺服系统。
正因为直流电机容易进行调速，并能在大范围内实现精密的位置控制和速度控制，所以直流伺服系统广泛应用于要求系统性能高的场合；直流伺服电机具有良好的机械性，能在大范围内实现启动、制动、平滑调速和正反转等，在传动领域中仍占有很重要的地位；从传动系统来看，随着直流电机调速系统的不断更新与发展，作为控制系统的核心部件的微机，具有控制、监视、检测、故障诊断与故障处理的多功能电气传动系统正在形成。
由于近年来电力电子技术和微电子的快速发展，使得各种伺服电机控制的智能化功率集成电路系统正朝着模块化、数字化的方向发展[21~25]。
概括的说，伺服系统的发展趋势可以体现在以下几个方面：第一：全数字化。
新的伺服系统是高度集成化的、多功能的控制单元；同一个控制单元中，只要通过软件设置参数，就能改变其性能。
它可以通过接口与外部位置传感器或速度传感器构成高精度全闭环控制系统，也可以使用电机本身配置的传感器构成半闭环控制系统；高度的集成还大大地缩小了整个系统的体积，简化了伺服系统的安装与调试。
第二：智能化。
智能化是工业控制设备的趋势，伺服驱动系统也逐渐向智能化方向发展。
伺服控制单元的智能化主要有以下几个特点：首先它们都具有记忆功能，所有系统的运行参数都保存在伺服单元的内部，这些参数都可以通过通信接口在计算机上修改，使用起来很方便；其次它们都有故障诊断的功能，当系统出现故障时，可以通过计算机把故障的类型以及故障的原因清楚地显示出来，极大地减少了维修与调试的时间；其次，某些伺服系统还具有特定的参数自整定功能，该伺服单元可以通过几次运行，将系统的参数整定出来，进而实现其最优化控制。
CPLD器件在电力电子保护系统中的应用
CPLD器件在电力电子保护系统中的应用摘要：目前,电力电子保护系统普遍采用LS7400系列集成芯片或者可编程GAL集成芯片来实现电力电子系统各种保护信号与脉冲宽度调制(PWM)信号的逻辑组合。
这种保护系统具有采用分立器件多、集成度低、电路复杂等缺点。
当今社会是数字化的社会,是数字集成电路广泛应用的社会。
目前电路设计与开发周期很短的现场可编程逻辑器件(FPLD)已经得到广泛应用,其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
它们具有体系结构/逻辑单元灵活、集成度高、可实现较大规模电路、编程灵活、设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定、可实时在线检验以及适用范围广等优,因此逐步被应用于电力电子保护系统的设计中。
关键词：CPLD器件；保护电路；电力电子系统一、CPLD器件相关内容简析（一）定义CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，MacroCell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。
其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。
由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。
（二）展历史及应用领域20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件--PLD诞生了。
其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为它的硬件结构设计可由软件完成（相当于房子盖好后人工设计局部室内结构），因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。
为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件--CPLD。
此应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。
（三）器件特点它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。
以CPLD为基础的步进电机控制分析
以CPLD为基础的步进电机控制分析CPLD为基础的步进电机控制系统，特点鲜明，优势突出，比如在硬件方面的结构相对简单，而且灵活度非常高，并产生很强的可靠性，与处理器的接口处理更加便捷，最关键的是，系统的稳定程度较强，并且很可靠，对于步进电机的控制和驱动都能表现出良好的效能。
1 步进电机的控制驱动步进电机，从严格的意义上讲，是电脉冲信号转换成的机电原件，其工作原理进而从结构上划分成四种类型，一种是反应式，一种是混和式，一种是永磁式，一种是直线式。
其中，前两种最为常用，相数的种类也很多，包括本文后面所谈到的一些。
处理器发送方向信号，在环状脉冲分配器接收的同时也接收了四种脉冲信号，信号经分配器传出，或功率放大，进一步对步进电机的驱动产生作用。
在我们常见的范围内，电压和电流驱动比较普遍，斩波恒流驱动器比电压驱动功率增大的情况还要效率高的多，对于步进电机运行过程中出现的低频共振现象的消除起着重要的作用，并且维护了进步电机运行的稳定程度。
专门的芯片可以促使环形脉冲分配器实现逻辑驱动，当然，斩波恒流驱动也会由此发挥作用，控制电路的复杂性，无形当中增加了系统的运营成本，这是其功能发挥带来的弊端。
另外，环1/ 5状脉冲分配器这位作为重要的处理器，包含了很多有效信息，比如在步进电机运行中，因为速度和角度的不同导致的时钟脉冲信号信息不一致等。
本文利用了CPLD，这个几问题上更直接，并且简化了系统的硬件结构，减少了对处理器资源的依赖。
2 系统信息发挥原理CPLD器件的使用，完全简化了系统硬件电路结构，在处理器安排上更能体现系统的总线情况，而且也对步进电机控制驱动系统的命令发送提供了有效的资源形式，获得了系统的应允和状态呈现。
步进电机的驱动完全控制在CPLD之下，能较大程度的降低处理器运行负担，为效率的提升带来好处。
处理器控制步进电机驱动的主要支柱就是CPLD，是环状脉冲分配器控制了寄存器，并且设置了步进电机励磁方式，当分频器的寄存器将分频数字写下时，对于分频系数的大小就更有把握，并且还能明晰具体的步进电机的转数。
复杂可编程逻辑器件(CPLD)在DSP交流电机控制系统中的应用
复杂可编程逻辑器件(CPLD)在DSP交流电机控制系统中的应用王宝国;宗鸣;王凤翔【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2001(005)001【摘要】The architecture and functions of Complex Programmable Logic Device (CPLD) is in troduced in this paper. Its in-system programming (ISP) and high performance on pin-to-pin logic delay on all pins are convenient conditions for designers. An actual AC motor control system design based on DSP and its experimental results show that the system with CPLD is more reasonable and compact.%介绍了复杂可编程逻辑器件(CPLD)的结构和功能、使用方法和步骤。
指出CPLD系统内编程和快速性为使用者提供了方便条件。
电机控制系统设计和实验结果表明，在DSP交流电机控制系统中应用CPLD,会使系统更加合理、紧凑。
【总页数】4页(P40-43)【作者】王宝国;宗鸣;王凤翔【作者单位】沈阳工业大学,;沈阳工业大学,;沈阳工业大学,【正文语种】中文【中图分类】TM301.2【相关文献】1.复杂可编程逻辑器件(CPLD)在船舶随动舵设计中的应用 [J], 胡定军;张芊;窦金生2.可编程逻辑器件CPLD在DSP系统中的应用 [J], 王洪强;郭戎箫;李彦;侯青松3.CPLD在交流电机控制系统中的测速应用 [J], 潘文辉4.复杂可编程逻辑器件（CPLD）在航空115V／400Hz高频链逆变电源中的应用[J], 徐林鹏; 齐蓉5.复杂可编程逻辑器件CPLD专题讲座(Ⅴ)──CPLD的应用和实现数字逻辑单元及系统的设计 [J], 李景华;王君因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于CPLD的步进电机控制器设计
基于CPLD的步进电机控制器设计王海华，宋蕾辽宁科技大学电信学院 114051摘要：本文设计了一种基于CPLD的步进电机控制系统。
它以CPLD作为核心器件，极大地减少了外围元件的使用。
具有系统扩展性能好、可靠性高、抗干扰能力强、结构简单、成本低廉，不占用CPU时间、易于高速控制等优点。
关键词：步进电机，控制器，CPLD中图分类号：TP393 文献标识码：AThe designing of the stepper motor controlled by the CPLDWang Haihua ,Song LeiUniversity of Science and Technlogy Liaoning 114044Abstract：This paper devices a kind of control system of the stepper motor based upon CPLD. As the core of the device, CPLD implements the most logic functions and minimizes the peripheral components. The distinctive advantages of the system are expandable, stable, simple, lowly-cost and changing functions on system without occupying CPU time etc.Keywords：Stepping motor，Controller，CPLD1、前言步进电机可在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率实现调速、快速起停、正反转控制等，由其组成的开环系统简单、可靠，因此它被广泛的运用于数控机床、自动记录仪、工业机器人、无损检测等系统中，步进电机的性能很大程度上取决于其控制系统[1]。
CPLD与绝对式编码器在开关磁阻电机中的应用
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｌ Ａｂ ｏｕｅＰ ｏｏ ｌｃｒ ｎ ｏ ｅ； ＲＭ ｙ ｒｓ ＣＰ Ｄ； ｓｌｔ ｈ ｔｅｅｔ ｃＥ ｃ ｄ ｒ Ｓ ｉ
０ 引 言
盘 处于不 同位置 时， 各光敏元件根据受 光照与否 转换出相应
的电平信号 ， 形成二进制数 。这种 编码器的特点是不要计数
随着 工业 与电机控 制系统性 能和智能要求的不断提高，
外围元器件 ， 对软件编程 也有不小 的负担， 整个 系统 的稳 对 定性和可靠性均有较大影响。 若用 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ来实现开关磁 阻电
数字码 。显然， 码道越 多， 分辨率就越高， 对于一个具有 Ｎ位
二 进制分辨率的编码器， 其码盘必须有 Ｎ条码道 。本设计 中 用到的是绝对编码器， 旋转一 周能产生 １２ 个 脉冲 。 ０４
１ 光 电编 码 器
宏单元数， 芯片的引脚数 目为 １０个， 有 ７ ０ 具 ６个用户可编程 的 Ｆ 口， 系统定义输 入 、 出和双 向 口提供 了极 大的方 Ｏ 为 输 便， 因此此芯片的资源已经足够用。Ｅ Ｍ５ ０ １０ ５是 ３ Ｖ Ｐ ７Ｔ ０Ｃ ． ３ 供电， ＤＳ 与 Ｐ不存在 电平兼 容的问题 。Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ主要负责与绝
ｔ ｎ ｅ ｅ ｄ ｂ ｌｙ． ｓ ｌ ｔ ｈ ｔ ｅｅ ｔ ｃｅ ｃ ｄ ｒ ａ ｅ ｔ ｒ ｖ ｈ ａ ａ ｉ ｔ ｆ ｎ ｅｆ ｒ ｎ ｅｓ ｐ ｒ ｓ ， ｉｈ ｐ ｏ ｉ ｅ ｏ ｉ ｙ ａ ｄ ｄ ｐ ｎ ａ ｉ ｔ Ａｂ ｏ ｕ ｅｐ ｏｏ ｌｃｒ ｎ ｏ ｅ ｎｇ ａ ｌ ｉ ｏ ｅｔ ｅｃ ｐ ｂ ｌ ｙ ｏ ｔ ｒｅｅ ｃ ｕ ｐ ｅ ｓ ｗｈ ｃ ｒ ｖｄ ｓａｓ ｌ ｉ ｉ ｃ ｒ ｙ ｍｐ ｉ ｉ ｄ ｈ ｒ ｗａ ｅｆ ｎ ｔ ｎｆ ｒｔｅ ａ ｖ ｎ ｅ ｍ— ｆ ａ ｄ ａ ｖ ｎ ｅ ｒａ ｏ ｅ ｔ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｒ ｎ ｉ ｇ ａ ｄ ｒ ｃｉ ｄ ａ ｃ ｄ ｒ ｕ ｏ ｏ ｈ ｕ ｏ ｎ ｄ ａ ｃ ｄｂ ｅ ｋ ｖ ｒ ｇ ｐ ｅ ｎ ｎ ． ａｈ ｕ
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cpld在电机控制器中的作用
CPLD在电机控制器中的作用
电机控制器是指用于控制电机工作的设备或系统，它通过控制电流、电压、频率等参数，实现电机的启动、停止、转向和调速等功能。
而CPLD（Complex Programmable Logic Device）是一种具有可编程逻辑功能的集成电路，它在电机控制器中扮演着重要的角色。
CPLD的主要作用之一是实现电机控制器的逻辑功能。
在电机控制器中，有许多逻辑电路需要实现，如电机启动、停止的判断逻辑、转向控制逻辑、速度调节逻辑等。
传统的电路实现这些逻辑功能需要大量的门电路和触发器，而CPLD具有可编程的逻辑门和触发器，可以根据需要进行逻辑功能的配置和编程。
使用CPLD可以大大简化电路的设计和布线，提高电机控制器的灵活性和可扩展性。
另一个重要的作用是实现电机控制器的时序控制。
在电机控制过程中，需要根据一定的时序来控制电机的状态和运动。
CPLD具有可编程的时序控制功能，可以根据需要配置和编程电机控制器的时序控制器。
通过CPLD的时序控制功能，可以精确地控制电机的启动时间、停止时间、转向时间和速度变化时间等，确保电机按照预定的时序进行工作。
CPLD还可以实现电机控制器的通信接口。
在某些应用场景下，电机控制器需要与外部设备进行通信，如与上位机进行数据交互、与传
感器进行数据采集等。
CPLD具有可编程的通信接口功能，可以根据需要配置和编程电机控制器的通信接口，实现与外部设备的数据交换和通信。
CPLD在电机控制器中的作用并不仅限于上述几点，它还可以实现电机控制器的故障检测和保护功能。
在电机工作过程中，可能会发生过流、过压、过热等故障情况，这些故障如果不得到及时检测和保护，可能会对电机和其他设备造成严重损坏。
CPLD可以通过监测电机控制器的工作状态和信号，实时检测和判断是否存在故障，并采取相应的保护措施，如切断电源、降低电流等，保护电机和其他设备的安全运行。
总的来说，CPLD在电机控制器中起到了关键的作用。
它可以实现电机控制器的逻辑功能、时序控制、通信接口以及故障检测和保护等多种功能。
通过使用CPLD，可以简化电路设计、提高系统的灵活性和可扩展性，并保证电机和其他设备的安全运行。
因此，CPLD在电机控制器中的应用具有重要的意义。