PMAC多轴运动控制卡学习(硬件)

目录PMAC控制卡学习（硬件）2第一章 PMAC简介21.1 PMAC的含义和特点21.2 PMAC的分类及区别21.2.1 PMAC的分类21.2.2 PMAC 1型卡与2型卡的主要区别2第二章Turbo PMAC Clipper控制器硬件配置32.1 Turbo PMAC Clipper控制器简介32.2 Turbo PMAC Clipper硬件配置32.2.1 Turbo PMAC Clipper硬件标准配置为：32.2.2 Turbo PMAC Clipper控制器可选附件62.2.2.1 轴接口板62.2.2.2 反馈接口板62.2.2.3 数字I/O接口板7第三章 Turbo PMAC Clipper设备连接73.1 板卡安装73.2 控制卡供电73.2.1 数字电源供电73.2.2 DAC（数字/模拟转换） 输出电路供电73.2.3 标志位供电83.3 限位及回零开关83.3.1 限位类型83.3.2 回零开关83.4电机信号连接83.4.1增量式编码器连接83.4.2 DAC 输出信号93.4.3 脉冲&方向（步进）驱动103.4.4 放大器使能信号(AENAn/DIRn)103.4.5 放大器错误信号(FAULT-)103.4.6 可选模拟量输入113.4.7 位置比较输出113.4.8 串行接口(JRS232)113.5 设备连接示例113.6 接口及指示灯定义133.7 跳线定义153.8 Turbo PMAC Clipper端口布置及控制结构图19附件211.接口各针脚定义212. 电路板尺寸及孔位置30PAC控制卡学习（硬件)第一章 PMAC简介11 PAC的含义和特点1.MC的含义：MAC是program mutip xsconrlle 可编程的多轴运动控制卡。2.PMAC的特点：PAC卡是美国Dlta Tau公司九十年代推出的多功能运动控制器,可以提供运动轴控制，PLC控制和数据采集等多种功能。1.2 PMA的分类及区别1.2.1 MAC的分类1. PMC卡按控制电机的控制信号来分:有型卡和2型卡。型卡控制信号为10V模拟量,重要用速度方式控制伺服电。2型卡输出WM数字量信号,可直接变为PLSDI信号，来控制步进电机和位置控制方式的伺服电机。2. PMC卡按控制轴数来分：有2轴卡（INI PMAC PC），4轴卡(PMC CILite，PMC C Lie,PMA2-PC/10及liper)，8轴卡:（PMA-PCI，PAC2PCI，PAC2A-PC/10及Cliper），32轴卡:（TURBO MC和TURBO PAC2）。. PMAC卡按通讯总线形式分：有SA总线,PCI总线,I04总线，网口和VME总线。PM多种轴数的1型和2型卡，均有上述的计算机总线方式供选择。 MAC除上述板卡形式外，还可以提供集成的系统级产品.有：UMC,IMAC400，IM800 ,MCeAVANTAGE40 ,DANTAGE900等。.2.2 MA 1型卡与2型卡的重要区别MAC PCU时钟（缺省）20MZ0MHZ控制信号形式DAC模拟量PWM数字量双端口RAM选项只有8轴卡不在板在板在板IO点数6IN OUT2IN/OU+IN 8 OT常用接线板CC8D ACPACC8 AC8S AC8第二章Trbo MC Clper控制器硬件配备2. Turo PMACCipper控制器简介TurboA Clipper控制器(ubo PMC2 tLt） 是一款具有所有Turbo PAC 特性的,用于对成本极端敏感的应用的多轴运动控制器。这种功能强大的,但是又同步具有构造紧凑和超高性价比长处的多轴运动控制器，原则版本即带有Etnet 以太网和 RS22通讯接口以及内置 I/O。 Cliper 控制器不仅采用了一颗完整的TurboPAC2-CP 并且提供了一种四轴伺服或步进控制加3个数字IO 点的最小配备,控制轴数和I/O还可以扩展。2 TrboPA Clipper硬件配备 .2.1Turbo PMA liper硬件原则配备为:l 电路板尺寸是10mm220mm；l 8MH P5303Tuo MACPU（CPU时钟频率为80MHZ）；l 25kx 24顾客SRAM（即静态随机存储器,是一种具有静止存取功能的内存,不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。存储容量为256K,地址线有24条。);l M x 8 flash merory用于备份及固件存储;（闪存是一种非易失性存储器,即断电数据也不会丢失。内存为1M，8条I/O接口。);l RS232串行接口;（计算机上的通讯接口之一,一般 S232 接口以个引脚(DB-)的型态浮现,一般个人计算机上会有两组RS-232接口,分别称为COM1 和 CO。);l 00 bp以太网接口;(传播速率100Mbps=100/8=125MBs)l 480 MbpsSB2.0接口;l 4通道轴接口电路,每个通道涉及: 在板模拟量0V（12位）输出（输出的量为模拟量即为“模拟量输出”。最常用的地方是电子技术领域,例如D转换输出的即为模拟电流/电压(持续变化的电流/电压)，模拟整流电路输出的也是模拟量。)； 在板脉冲加方向数字输出; 3通道差分/单端编码器信号输入(差分信号：差分传播在两根线上都传播信号，这两个信号的振幅相等,相位相反。差分信号传播的是两根信号之间的电平差。单端信号是在一跟导线上传播的与地之间的电平差。); 个标志信号输入(限位,回零，报警等),2个标志信号输出；l UW TL-levl霍尔传感器输入（霍尔效应是电磁效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的平行于磁场和电流方向的两个端面之间会浮现电势差，这一现象就是霍尔效应。这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,用途有:检测磁场或磁特性,位移测量，力测量，角速度测量，线速度测量等。L电平信号（TTL-evel）是一种采用二进制规定表达的数据信号，TTL的电源工作电压是5V,因此TL的电平是根据电源电压来定的,5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机解决器控制的设备内部各部分之间通信的原则技术。）。l 针IC接头的放大器/编码器接口(I即Ienet Data Cr，即互联网数据中心是基于Internt网络，为集中式收集、存储、解决和发送数据的设备提供运营维护的设施基地并提供有关的服务。ID提供的重要业务涉及域名注册查询主机托管(机位、机架、机房出租）、资源出租(如虚拟主机业务、数据存储服务)、系统维护(系统配备、数据备份、故障排除服务）、管理服务（如带宽管理、流量分析、负载均衡、入侵检测、系统漏洞诊断),以及其她支撑、运营服务等。）IDC接头l 34针D接头的标志位接口；l 4针oex供电接口(5,1V(2V仅为模拟量输入或输出时使用)， GND);Moex接头l PID/陷波/前馈控制算法(ID控制算法是将偏差的比例(P)、积分(）和微分(D）通过线性组合构成,对被控对象进行控制。PID控制器（亦称PI调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。陷波，是电力电子装置在正常工作状况下，交流输入电流从一相切换到另一相时产生的周期性电压扰动。陷波器是运用压电效应制成的带阻滤波器,它的作用是制止或滤掉信号中有害分量对电路的影响。前馈控制指通过观测状况、收集整顿信息、掌握规律、预测趋势，对的估计将来也许浮现的问题,提前采用措施，将也许发生的偏差消除在萌芽状态中，为避免在将来不同发展阶段也许浮现的问题而事先采用的措施，是在公司生产经营活动开始之迈进行的控制,是一种开环控制。)；l 32个通用TT电平I/O点(方向可控)： 6位复用端口，支持Delt Tu的IO附件(系统在复用端口上进行通讯，只对输入的信息进行字符匹配,不对网络数据进行任何拦截、复制类操作,因此对网络数据的传播性能丝毫不受影响。)； 位pto端口，支持Oto-2类型设备(OP22是PAC产品之一,由美国opt公司生产制作,目前全球唯一提供终身保用承诺的工控产品。）。l 路手轮端口,每路涉及: 正交编码器输入； 脉冲（PFM或PWM)输出(开关电源的控制技术重要有三种:(1)脉冲宽度调制(PW)；(2)脉冲频率调制(PFM)；(3)脉冲宽度频率调制(PM-PF)。脉宽宽度调制式(WM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的状况下,通过电压反馈调节其占空比,从而达到稳定输出电压的目的。PM:(Pulserequencymodution)脉冲频率调制是一种脉冲调制技术,调制信号的频率随输入信号幅值而变化,其占空比不变。由于调制信号一般为频率变化的方波信号,因此,PFM也叫做方波FM)。.2. urbMACipper控制器可选附件2.2.2.1 轴接口板l CCP- 4通道轴扩展接口板,反馈和I/扩展接口板;l C8ES- 通道模拟量输出接口板;l ACC-8FS- 通道数字PWM输出接口板。( 接口板重要用途:1.通过并口线与电脑并口连接,输出部分电机驱动器连接,即可用电脑直接控制电机的运动,支持MACH、KAM等软件2. 有功率输出接口，且每个功率输出都可以分别用不同的电压控制,最高控制电压100V。其中主轴并口为PWM调速控制,可在AC3软件中实现调速控制,继电器控制并口可接MCH软件中控制开关；2.有限位和急停接口，简朴的连接两根线就可以实现限位和急停功能，并且限位和急停接口均有光耦与并口隔离。）22.2反馈接口板l AC-4 通道轴扩展接口板，反馈和I/O扩展接口板；l A51- 96高辨别率正弦编码器细分板;l AC8S-C附件的高辨别率模拟量输入扩展接口板。 2.2.3数字I/接口板l ACC-1P- 4 通道轴扩展接口板，反馈和I/O扩展接口板;第三章 Turb PMAC Cliper设备连接 一般的，顾客使用带端接模块的扁平电缆与Clipr进行连接，建议使用下列接线端子： l 34针IDC接头(Phoe产品编号2816）el Tau产品编号10-FLKM3-000l 50针D接头（Phoenix产品编号22818）Dela Tau产品编号0-FLKM0-0003.1 板卡安装 Clppe一般作为独立板卡控制器使用,在电路板的四个角和板的边沿均有安装孔。 CCP或其她附件卡在lppr电路板的叠放顺序与使用无太大关系。32 控制卡供电.2.1 数字电源供电Clipper电路板与其她附件卡正常工作状态下均需要1A5V直流供电,然而Cipp电路板的浪涌电流也许达到3A，因此建议使用6A5V供电电源。+V及参照地应接到B1端子，使用1W原则线缆。 3.2.2DC(数字/模拟转换） 输出电路供电0.3A +12 到 1 (W）0.25A 1 到 -15V (3.8W）(8通道配备) D的12V电源以及参照地可以由T1端子引入,也可以从ACH1接头引入。3.2.3 标志位供电 Cipe每个通道均有5个专用的数字输入点，这些点可以在设备接口上找到，分别名为:PLn, MIn （正、负行程限位)， HOME (回零标志),FAULTn (放大器故障), 以及SERn(顾客输入）。这些点相应的输入电路可以使用 24V电源供电，电源及参照地同样可以引自B端子或ACH1接头。33 限位及回零开关当这些输入点用作其原有的限位及回零功能时,会提供安全的精确硬件触发。PIMn和MLn 是基于方向的限位控制,输入导通时才会容许电机运营。如果未接入限位开关，要想使电机运营,必须通过设立Ix4变量以禁用限位功能。 .31 限位类型 PMC限位须使用常闭且连接到低电平的连接方式,以免无端处在限位状态。这样的设立会提供 一种故障安全条件,一般会使用一种被动的常闭开关。如果需使用接近开关,则应使用5到24V对地 常闭的NNsinkin型开关。 3.2 回零开关与必须是常闭且连接到低电平的限位开关不同,回零开关可以使用常开或常闭开关,极性设定通过设立I7mn2进行选择。 3.4电机信号连接 3.增量式编码器连接 每一种JMCH1接头均会提供2路V输出和个参照地，用于对编码器或其她设备供电。+V输出位于第1、两针,参照地位于第3、4两针。编码器信号针脚按编码器的顺序分组，例如：1号信号组(CHA+,CHA1，CHB+，C1+等等)从属于号编码器。编码器号码一般与电机号码匹配，但这并非必须将编码器的A、B(正交)信号连接到相应的接头,对于编码器1,A1位于第针, CHB1+位于第9针。如果编码器的信号为单端信号,只需将额外的引脚悬空即可 不可接地。但是如果使用单端信号编码器，需要检查电阻设立,对于差分编码器，将相应负信号接到端子上CHA1-接到第7脚,CHB1-接到第脚，第三个通道（索引脉冲)为可选,对于编码器1,CHC+应接到第1脚，CC1-接到第5脚。 连接示例:差分正交编码器接入1号编码器通道：3.2 DC输出信号 如果PMAC不负责电机换相，则仅需要输出一路模拟量指令来控制电机。该路模拟量可以是单端或差分信号，这取决于所用的驱动器。如果1通道使用单端指令，需将DA1+（第29脚）接到驱动器 的指令输入端口,将电机的指令信号返回线接到PMA的(第4脚)，在这样的设立中,AC1-保持悬空,不要接地。 如果1通道使用差分指令,须将D1（第2脚）接到驱动器指令输入的正端,将AC1-(第3 脚)接到指令输入的负端,PMAC的GND仍然接到驱动器的公共端。模拟量输出在不使用其原有伺服功能时,均可作为通用模拟量输出使用，只需使M变量指向输出寄存器，并向相应的M变量中写入数值,PMC即会输出相应的模拟量。 模拟量输出只能驱动一种高输入阻抗且无明显电流损耗(最高10A）的电路,由于虽然220 输出电阻会使电流损耗不不小于50A,以避免对输出电路导致损害,但超过1m的电流损耗仍会导致信号失真。例如: 34 脉冲&方向(步进）驱动 Ciper或cc-1P电路板可输出脉冲&方向信号，可以控制步进驱动器或混合式驱动器，脉冲信号 为T电平。 . 放大器使能信号(AENAn/IRn) 大多数驱动器具有使能/禁用信号输入接口,容许控制器在需要时完全严禁驱动器输出,AC的AENA引脚便相应此功能。ENA位于第33脚，信号为O门输出，可使用3.k外部上拉电阻。3.45 放大器错误信号(FAULT-） MAC可以接受驱动器的错误报警信号以便知晓驱动器工作与否正常，与否需要切断输入及使能。报警信号极性可以通过Ix变量进行设立。FU-位于第35脚,默认设立下，该信号在错误状态下将会下拉以报错，这样的设立下，如果没有连接错误信号，MAC会觉得电机未处在报警状态。.4.6 可选模拟量输入 可选的模拟量输入可以通过在基板上增长Optin1或在Acc-1P上增长ption来实现,每个选项 可提供两路12位模拟量输入(范畴-0+1V)和1路2位滤波PW模拟量输出。3.7 位置比较输出 位置比较(EQU）输出可在编码器达到预定位置时产生一种信号沿，这在搜索和测量应用时非 常有效,具体使用措施在PMA2顾客手册中有具体简介。3.4.8 串行接口（S232) 如果要使用串行通讯，需要将目前Clip的J2串行通讯口与的COM口使用线缆连接。Da u提供了c3L线缆可以连接MA和D9接口的串口。在特定的应用中,也许需要原则的DB- 转DB-25或D25转B-转接器。35设备连接示例1.设备连接示例：使用10V 模拟量放大器2.设备连接示例:使用脉冲方向驱动器3.6 接口及批示灯定义l J2 串行接口（JR232) 该接口可以使AC与上位机通过R-22端口进行通讯，Dlta Ta提供了c-L电缆将PMAC接 口转为DB-端子。 110针母头扁平电缆接口T&B Ansley /N609-101。.原则0线扁平电缆TBnsley P/N 171-10。l J -设备接口(JMAH1)MACH1为重要的设备接口，在PMAC上标志为3。MAC1涉及了四个通道的设备I/O:模拟量输出、增量式编码器输入、放大器错误及使能信号以及供电接口。1.50针母头扁平电缆接口T&B Asle P/N 609-5041.原则0线扁平电缆&BAney P/N1753.Ponix端子型号FLK 5 (公头) P/N22 81 08 9l J4 -设备接口(MCH2）该设备接口在PM上的标记为JMC2或4。涉及个通道的设备/O：限位输入标志、回零标志、脉冲加方向输出信号，此外WO输出容许显示看门狗的状态。1.34针母头扁平电缆连接T&B nsly / 693412.原则4线扁平电缆&B Ansl P/1343.honix端子型号FLK 3 （al pns）P/N22 1 06 3l J7 设备接口(JMACH3)该设备接口在PA上的标号为MCH3或J7,涉及了4个通道用于霍尔器件换相的U,，W标志。.4针母头扁平电缆连接Delta a / 01R014-K0， TB Ansley P/N60-412.原则14线扁平电缆7-14T&B Asle3.Phoex端子型号FK1 （male pins) PN 22 810 l J8 -多功能复用端口(JTHW） 位于JTHW接口的复用端口具有8个输入线及8个输出线，输出线可用于扩展大量的输入和输出点， eta au提供了附件板卡及软件设立(特殊的变量定义）以实现此特性。可通过级联接法扩展多达32块复用I/O板。 1.26针母头扁平电缆连接T&B AnsleyPN 609-2641原则26线扁平电缆T&B le P/N 171.263.Poenix端子型号F 26(公头) P/ 228 05 0l 9 通用数字输入输出端口(JT)Ac-P的JOT端口提供了8个通用数字输入和8个通用数字输出。每个输入和输出有其相应的参照地，34针接头支持OPTO-2或等效的光隔IO模块。 3针母头扁平电缆连接T&B sleyP/N 609-412.原则34线扁平电缆&B nsly P/ 17143oenix端子型号FLM 3 (ml pin）P/N22 80 l 10-手轮及脉冲&方向接口（JHW/D）该端口在PAC上的标号为JHW/P或，提供了来自DSPGate2的路正交编码器输入及脉冲输出（PF或PWM）对。16针母头扁平电缆连接T&B AnsleyPN 09-212原则26线扁平电缆T AnsleyP/N 7.263.Poenx端子型号LM 26 (公头） P/ 22 8 05 l 1 -USB 通讯接口 该端口提供了U通讯接口,详情参照设备连接章节。l 14 -以太网通讯接口该端口提供了以太网接口,详情参照设备连接章节。l TB1 -供电接口(JPW) 该端口为供电接口l ED 批示灯D3:双色LED，当LED为绿色时表达电源供应正常,当LED为红色时,表达触发了看门狗定期器。37 跳线定义 注:跳线是用于连接电路上两需求点的金属设备,用于电气连接。 对于电路板设计中提及到的跳线，指短距离的连接线，类似于飞线。在PCB设计时,无法通过CB布线使得需要连通的两点通过PB铜箔连接，或PB铜箔连接无法达到电气参数规定，或PB已生产出来后发现设计上的缺陷需要弥补而采用品有绝缘层的导线。l ：强制复位控制 在正常使用中应去掉，跳上E0会使PMAC处在强制复位状态，该操作仅 用于恢复出厂设立时使用，0跳上时PAC处在不可操作状态。 l E和E2:串口选择（仅合用于2或更低版本） 这些跳线会为串行接口选择PU，可选主PC CPU或是以太网CPU(更改地址)。E1和E2必须使用相似的设立。 1-2 选择主C 2-3 选择以太网PUl E:硬件复位控制 如果E处移除状态(默认）,PMAC会执行正常复位,将近来保存在lsh存储中的数据加载到随机存储器中，如果E3处在跳上状态,AC会在复位时执行初始化,将出厂设 置加载到随机存储器中。l E4：禁用看门狗定期器 在正常使用中,E4必须处在断开状态,以保证看门狗定期器执行,这是一种重要的安全特性。可以在需要时短接E4来禁用看门狗,以针对性的解决问题。l E：仅用于厂家设立： 102或更高版本 在正常使用时必须移除。 101或更低版本 在正常使用时应将E5的1,2针跳上。l E6:ADC使能 跳上E可以使能pto12的模数转换电路，去掉跳线会禁用此功能,这在同步 有带电流反馈的数字驱动器和tion2时是必要的。l E8：B/以太网写保护 跳上E才可以更改IP地址。l E10-1:上电状态 E1必须为OF，E11、E12必须为ON,这样上电或复位时PU才会从FLSH 中读取固件。在正常操作中这样的设立是必须的（其她设立仅供厂家使用）。l E：固件加载 如果在上电/复位时3是跳上的，lppe会以引导模式启动,将固件加载到 Fash存储芯片中。当PAC上位机程序以此模式建立与板的通讯,她会自动检测到Clper处在引导模 式并让顾客选择作为新固件下载的文献。E1在正常上电和复位时必须是关闭的。l 4-E7:端口方向控制这些跳线可选择JT和JPT端口的I/O点方向。可以使用这些跳线将这些点都设为输入，或输出，也可以设为一半输入，一半输出。具体见下图：注:如果将E14移除，或将E1跳上，那么在JTHW的复用功能将不再可用。38 uro PMACClip端口布置及控制构造图Tubo PMA Clpper各端口3D布置图 TboPACCliper各端口平面布置图3PSS/S样机控制系统构造图附件1.接口各针脚定义2.电路板尺寸及孔位置图示为REV10 3与REI0 4