El sistema de control analizado está construido entorno a un FPGA y un CPU que opera con un sistema operativo propio de su fabricante. El FPGA utilizado es un XC2V1000-FG456 fabricado por XILINX, este modelo ha sido desplazado por nuevas versiones y no se utiliza para nuevos desarrollos.
El uso del CPU se hizo imprescindible tras el intento fallido de implementar un sistema embebido en el mismo FPGA con el uso de las herramientas del propio fabricante XILINX basadas en el procesador MicroBlaze. El CPU utilizado completamente separado del FPGA es un Coldfire MCF5282, procesador de 32 bits de Freescale Semiconductor, set de instrucciones tipo RISC con núcleo de 80 Mhz [3]. Uno de los sistemas operativos compatibles con este microprocesador es uClinux [4], maneja los servicios para el usuario, drivers para puertos de entrada y salida además de gestionar los recursos del microprocesador y los protocolos de red.
La tabla 1 resume la utilización del FPGA, mostrando el core del lazo de control y el resto codificado en VHDL, el elevado consumo de memoria se debe a la fifo de depuración y aproximadamente la mitad de los slices se utilizan para los contadores de los encoders que no se utilizan en esta aplicación.
TABLA 1 - USO DEL FPGA
El sistema de control desarrollado es capaz de controlar la levitación de 6 ejes utilizando un mismo controlador multiplexado en el tiempo. El tiempo total de ejecución de lazo de control por eje es de 24 ciclos de reloj, están distribuidos así: 16 para el filtro, 5 para el PID y 3 para sincronizar las entradas y las salidas. El reloj del sistema utilizado en el diseño es de 40 Mhz, el tiempo de ciclo es de 25 ns, el tiempo utilizado en la acción de control de cada eje es de 0,6 us lo que permitiría controlar hasta 16 cojinetes de forma secuencial.
Algunos de los accesorios incluidos en la placa del sistema de control son:
- Tarjeta de entradas y salidas digitales optoacopladas.
- Tarjeta de salidas digitales mediante relés de contacto seco.
- Fuentes de alimentación.
La figura 7 y 8 muestran una vista del diseño final del controlador configurable montado en una caja de uso comercial, los indicadores y demás elementos de conexión han sido dispuestos en la parte externa de la misma.
FIGURA 7 - VISTA DEL MONTAJE EN
FIGURA 8 - VISTA DE
