6ES7212-1HF40-0XB0详细说明
交流伺服不仅具有低速大力矩输出、零速力矩保持、调速精度高等伺服系统的优良性能，还具有简易PLC功能，可连接手摇脉冲发生器实现微量调速进给及对刀功能，非常适合在普通强力龙门铣的进给轴上做单轴控制，并且已经成为一个非常成功的案例。
一、硬件设计
以时光交流伺服系统为例：技术特性：内部PLC功能，控制器可自成系统工作；速度控制精度±0.02％，调速范围达0.01—250Hz；位置控制精度.±1P；过载能力强，大转矩可达电机额定转矩的三倍。低速大转矩输出，零速力矩保持；可编程I／O接点丰富；可通过操作面板监控电机运行的各种状态。
（一）伺服控制器控制结构设计
机床的X、Y、Z、W、V轴分别由五台双PG伺服控制器控制，由各自的电位器控制发出模拟电压控制各轴的进给速度。机床的手动脉冲发生器，通过轴选通信号分别接到五台伺服控制器外部PG输入口，控制各轴的进给和定位。
（二）原理图（各轴相同）
（三）主要功能
1.电位器调速：在这种模式下，用户可用三位置旋钮选择正转、反转或停止，用电位器进行模拟量调速，系统有抱闸控制，限位保护及急停保护功能。
2.手脉对刀：在这种模式下，用户可操作手摇脉冲发生器，选择需要控制的轴并选择×1、×10、×100任意倍率，进行对刀操作，系统有抱闸控制，限位保护及急停保护功能。
二、软件设计
通过应用时光伺服控制器专用的QMCL语言编程实现对电机的各种复杂控制外，我们还针对强力龙门铣的特点进行了用户程序设计，专门编出方便用户调试的14个用户参数；在PLC程序中加人了电机掉电延时程序，保证抱闸完全闭合后电机再掉电，解决了z轴的下坠问题；横梁下降时，由于两根丝杠的不平衡导致横梁倾斜问题，这就需要横梁反向运行一段距离纠正横梁的倾斜，在程序里加入了使横梁下降停止时都自动向上走一定位距离再停止的功能，这样就解决横梁的反向间隙问题。
三、结束语
通过使用交流伺服系统，提升了普通强力龙门铣的整体档次，且它线路简单，操作方便，系统的可靠性高，功能强，整个系统运行稳定、**，修改与维修方便，经济效益显著，它将在工业控制领域发挥越来越大的作用
话音和数据同传有多种方案，这些方案大都先将话音信号数字化，经过压缩后与外部数据一起打包传输。主要区别在于发送一包话音数据与外部数据的占用时间，以及话音数据与外部数据在包内的分割时长。常见的有两种方案[1]。一是日本救护车所用的数话同传方案，可将病人的身体状况的检测数据与话音同传。在这一方案中，以625ms为一个话音压缩周期，其中187.5ms用于传送数据，437.5ms用于传送话音，外部数据时隙占整个信道时间的30％，数话同传时话音延迟约为200ms。另一种是UIC建议的数话同传方案。这个方案以1040ms为一个周期，其中260ms用于传输数据，780ms用于传输压缩话音，数据时隙占整个信道的时间为25％。这一方案由于数据占用的时间较短，可以提供较好的通话质量，但话音延迟260ms，在双工通话时会使人感到不适，数据传输量也不高。
上述两种方案的话音延迟都较长，外部数据时隙占信道的时间比较短，发送数据量受到一定的限制，主要用于传送话音信号。本文在保证传送话音质量的基础上，尽量减小话音延迟，提高外部数据分割时长，根据AMBE话音Codec和GMSKModem的特点，提出了如图1 所示的数话同传方案。
AMBE话音Codec[2]采用基于MBE(多带话音激励)模型的压缩技术，已被证明优于CELP、MP－MLQ、LPC－10以及其它的压缩技术，MOS分达到3.5分，能够在低至2.0kbps的压缩速率下保持高质量的话音。本系统采用2.4kbps的话音压缩速率时仍然有很好的自然度和可懂性。当单片机查询到有话音数据时，不中断数据的传输，而是延迟60ms，单片机再将AMBE话音Codec传过来的话音数据处理后与外部数据一起打包发给Modem，实现数话同传。从上述方案中可以看出，话音信号的延迟不会超过120ms，优于前两种方案，能够很好地满足实时性的要求；外部数据时隙占整个信道时间约为46％，分割时长也比前两种方案高，此时外部数据传输率约为4800bps。没有话音数据传输时，单片机直接对外部数据进行打包传送，数据传输率为GMSKModem的传输率，即为9600bps。
1 系统的硬件组成及工作原理
1.1系统的硬件结构
整个系统的硬件结构框如图2所示。
系统以Atmel公司的单片机AT89S52和Altera公司的EPLD芯片EPM7128为主控芯片。AT89S52是一款低功耗、高性能的8位微处理器，负责整个系统的绝大多数工作，内部带有8KB可编程的FLASH存储器，无需扩展ROM，自带ISP口，可灵活地进行在系统可编程，可以通过全双工的标准串口与外部计算机或PLC交换数据。EPM7128[3]是Altera公司的MAX7000系列中的一款，具有高阻抗、电可擦写等特点，可用门单元为2500个，管脚间大延时为5ns，主要用来实现话音压缩和解压缩所需的时序及逻辑控制。话音预处理和ADC－DAC单元采用MC145480[4]，其内集成了300Hz～3400Hz的带通滤波器、AD和DA转换器，采样频率为8kHz，每个采样值采用8比特(256个量化级)编码，可输出A律和μ律可选的64kbps的PCM信号。话音压缩和解压缩通过AMBE1000[2]完成，压缩速率从2.4kbps～9.6kbps，A/μ律可选，具有语音检测、回声抑制和休眠等功能[2]。数据调制解调部分的核心器件是无线单片收发芯片FX909[5]。此芯片采用GMSK调制解调方式，频带利用率非常高，特别适合在窄带的数传系统中，内部硬件实现FEC和CRC算法，兼容Mobitex无线广域网空中接口标准。模拟调频电台将从Modem输出的GMSK信号经过二次调制到数传信道上传输，带宽一般为25kHz，新西兰大吉公司、美国的MDS公司、日本的建武的模拟台都可实现此功能。
1.2 系统工作原理
在无话音数据传输时，AT89S52将从串口接收的数据打包处理后发送给Modem，Modem对传过来的数据增加前向纠错(FEC)、循环冗余校验(CRC)位后，按Mobitex标准的数据格式进行交织和扰码处理，再附上比特同步和帧同步字节后，对数据包进行GMSK调制，输出音频的GMSK信号，再由电台将其调制到模拟调频话音信道上传送出去。当有话音数据传输时，模拟话音输入MC145480，经过8kHz的A律编码输出64kbps的PCM信号。经过AMBE1000压缩后，输出2.4kbps的压缩话音数据，这些话音数据经单片机AT89S52除包延时处理后与串口接收的外部数据一起打包送到调制解调模块，实现数据和话音的传输。
数据接收时，Modem从模拟调频电台读入音频信号进行GMSK解调，经检错和撤包处理后，将数据传送给AT89S52。单片机经过判断处理后，如果是外部的数据，则直接通过串口输出；如果是话音数据，则经过处理后送给AMBE1000解压缩，输出的PCM信号经过A律解码和DAC，还原成模拟话音信号输出。
2 软件设计及实现
整个系统的软件主要包括三大部分：MC145480和AMBE1000的接口时序的实现、语音压缩数据的处理、数据的调制和解调。
2.1 接口时序的实现
AMBE1000话音Codec与MC145480的接口关系[2]如图3所示。
图3中CLK_2048K为2048kHz的时钟信号，CLK1_8K和CLK2_8K均为8kHz的时钟信号。可以看出，分立元器件较多，时钟源之间的干扰比较大，电路运行不太稳定。本系统中用一片EPM7128实现，用VHDL语言编写时序发生器，大大简化了电路，提高了系统的稳定性。图4是在MAXPLUSII上仿真MC145480从AMBE1000话音Codec读取数据的波形。
从仿真波形上可以看出，在MC145480的接收帧同步信号FSR的下降沿到来时，开始在接收位时钟信号BCLKR的作用下采样从AMBE1000话音Codec传过来的数据(AMBE1000的tx_do端)。在采样一个字节后停止采样，余下的FSR为低电平的时间(一个FSR的周期内)用来给MC45480的DA转换提供缓冲时间。在下一个FSR的下降沿到来时又周而复始地重复上述操作。
2.2 话音压缩数据的处理
AMBE1000话音Codec输出数据是以帧为单位[2]，每20ms输出一帧，每帧的大小为34bytes,其中帧头为10bytes,压缩语音数据24bytes。数据格式如表1所示。
如果按全帧发送，1s内必须传送的数据位数为：
34bytes × 8bit/bytes × 50 = 13600bit
而Modem的大传输速率为9600bps，根本无法进行传输，更谈不上实现数据和语音同传了；另一方面，本系统没有必要将压缩语音数据按全帧发送，只需传送有效语音数据。压缩速率为2400bps时，每帧输出的有效语音数据为：
2400bps / (50 × 8bit) = 6 bytes
这样在帧尾会有18bytes(24bytes-6bytes=18bytes)的无效0数据，全帧传输时这些无用的0也参与了传输。从节省带宽方面考虑，必须进行帧头和帧尾的处理，并重组数据帧。为此，在程序中做了如下处理：当检测到有话音数据时，单片机每20ms对AMBE1000话音Codec进行一次读写操作，将接收到的一帧数据存入一个缓冲区，去掉不必要的帧头和帧尾无效的0，得到纯语音数据(每帧6字节)。每隔60ms即连续等待三次AMBE话音Codec中断处理后(共18字节的有效语音数据)，将有效的语音数据与外部接收的数据一起打包发给Modem。接收端单片机将Modem解调出来的语音数据，按每6个字节，**行必要的帧头设置，再添加上帧尾的0，恢复一帧完整的数据传给AMBE1000话音Codec进行解压缩。这样充分利用了信道资源，并且语音延迟比较小，外部数据传输率也比较高。
2.3 数据的调制和解调
外部输入的数据和来自AMBE1000话音Codec的数据被单片机打包成如表2所示的数据格式。
6字节的帧头包括两字节的位同步、两字节的帧同步以及两个自定义的控制字节。这两个控制字节可用于区分语音数据和外部数据，以及在半包发送时指示数据块中实际数据的多少。每18个字节作为一个小数据包，数话同传时，语音数据和外部数据各占一小包。一个字节的帧尾标志一般为0x33。这样的一帧数据传给FX909,带上FEC和CRC位后，大数据量为：(6＋1＋30+30+1)×8bit=544bit。在60ms的时间内，Modem有能力完成一帧数据的发送(60ms×9600bps＝576bit>544bit)。这从一个侧面证明了本系统采用的数话同传方案的可行性。FX909工作在任务方式下，单片机通过写任务到FX909的命令寄存器去指示Modem的工作，当FX909完成工作后以中断的形式通知单片机当前操作已经完成。软件实现发送和接收数据的过程如下[5]：发送数据时，设置FX909的工作模式为发送状态，写帧头数据，设置任务＝T7H，发7个字节帧头(FX909内部帧头带一个字节的FEC和CRC)；往FX909数据缓冲区中写入18个字节的数据，设置任务＝TDB，发送数据块；若本帧未结束，继续发送数据块，发送结束后再发一个字节的帧结束标志；如此反复直到所有的数据发送结束为止。接收数据时，先设置FX909的工作模式为接收状态，检测到载波信号后，写帧同步字节至数据缓冲区，设置任务＝LFSB,进行比特同步；设置任务＝SFH,查找帧头，读出帧头控制字节后设置任务＝RDB，读出18个字节的数据；若本帧未结束，继续读数据块，否则查找下一个帧头；如此反复，直至接收完所有的数据。还可以读出CRC和FEC标志位信息，进行相应的处理。
本文实现的数话同传控制器具有话音延迟短、数据传输量大的特点，有效地解决了语音信号延迟比较大和外部数据传输量受限问题，能够满足绝大多数场合下话音通信和数据传输的要求,有着广泛的应用前景。