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4子板
第4章
子板介绍
目录
子板介绍4-1
子板安装指导4-4
MC216/MC224的子板安装4-4
MC216和MC224单元内的插槽顺序4-5
Euro205x的子板安装4-6
安装过程4-6
MC206的子板安装4-8
安装过程4-8
伺服控制+编码器反馈型子板4-10
伺服控制+旋转变压器反馈型子板4-12
参考编码器子板4-14
步进轴功能子板4-16
步进编码器子板4-17
PSWITCH功能子板4-19
输出接线:
4-19
模拟量输出子板4-21
SSI伺服编码器子板4-22
差分方式的步进功能子板4-24
CAN子板4-25
SERCOS子板4-26
SLM子板P2924-27
USB子板4-29
以太网子板4-30
Profibus子板4-31
说明:
子板为运动控制器提供了多种多样的灵活配置。
不同类型运动控制器能够配置的子板数量也不同。
MC216和MC224的主单元内最多能够配置4块子板,子板的种类可以任意搭配。
使用它们的扩展单元还可以再添加最多12块子板(每个单元内配置4块)。
通讯功能的子板P290、P291、P292、P295、P296和P297只能配置在主单元内,而不能安装在MC216和MC224的扩展单元内。
Euro205x控制卡只有一个子板的插槽,它可以连接一个有控制轴功能的子板,从而实现除本体4个轴控制外的第5轴的控制。
MC206控制器也只能连接一个子板,从而将控制器功能扩展,实现除本体的5个轴外的第6个轴的控制。
运动控制器可以自己识别出插在每个插槽上的子板类型,是轴功能子板还是通讯功能子板。
例如,在一个插槽内插入一块步进轴的功能子板,那么其轴参数ATYPE将会为1。
>>PrintAtype
1.0000
如果其0号槽插入的是一块USB接口的通讯子板,其参数COMMSTYPE将会为21。
>>PrintCOMMSTYPESLOT(0)
21.0000
目前总共有15种子板可供选用。
注:
对于大批量/OEM用户,Trio公司可以根据客户实际需求,为客户定制开发专用的功能子板。
上表中标有“*”标记的子板只能用于MC206和MC224。
子板安装指导
通常,根据订货的需要,运动控制器会安装好子板。
如果需要移动或替换子板,需要按以下步骤进行。
注意:
当子板未被安装在运动控制器内时,应该使用具有防静电功能的袋子或盒子来存放子板。
MC216/MC224的子板安装
●检查控制器的电源是否已关闭。
●旋开前板盖上的两个螺钉,并将前板盖取下。
●旋开顶部2个螺丝,取下互连总线接头的盖板。
如果有电缆连着,推开连接器的卡子拿下电缆。
●旋开模块右侧的8个螺丝,取下右侧盖板。
●旋开一个用来固定子板的螺丝,将子板从左向右取出。
●要插入新的子板,按以上顺序反向执行。
MC216和MC224单元内的插槽顺序
对于MC216和MC224主单元,其子板的插槽位置的编号是固定的。
对于轴功能子板,其所对应的轴号是由其所插的插槽编号所决定的。
具体参见下表。
对于扩展单元,其内安装的轴功能子板所对应的轴号,是根据子板所插的插槽编号以及扩展单元的编号来决定的。
扩展单元的编号是由其面板上的选择开关定义的。
这里需要说明的是:
如果采用数字总线通讯的方式控制轴运动(例如采用SERCOS总线),其轴号的定义要由软件来设定,而与其子板的插槽位置无关。
因此,如果采用CANOpen、SLM以及SERCOS总线控制多轴运动的方式,则插接一块数字总线控制子板,就可控制多个轴运动。
Euro205x的子板安装
Euro205x只可以连接一个子板。
可以为安装子板选购P445的Euro205x加宽机架。
加宽机架由1个连接面板(该面板的宽度为双槽宽)和1个90度连接适配器组成。
安装过程
●当手持Euro205x板时,应当确保采取了防静电措施。
●确保模块没有上电。
●从PCB的后部拧开螺丝,取下标准的前面板。
●
从适配器的底端插入新的子板,确保插针插在Euro卡前部最近的孔里,如下面的1#图所示。
注意:
对于一些子板,比如CAN总线和Profibus总线,通信板上使用的是一种长的连接器,因此需要与连接适配器的所有针脚都对应连接起来。
对于轴功能子板,其板上使用的连接器是一种短的连接器,所以与连接适配器连接时必须要插在与连接适配器最边缘对齐的孔内,如图所示。
●把Euro205x的PCB平放,然后将子板适配器的插针插在子板的插槽内。
●安装新的前面板时,需要仔细地将子板的支架固定在面板上。
●将前面板上的子板固定螺丝拧紧,固定子板。
MC206的子板安装
MC206只能安装一个子板。
它采用内部安装的方式,在安装时需要选购编号为P399的MC206子板适配器。
(如右图所示)
当子板未被安装在运动控制器内时,应该使用具有防静电功能的袋子或盒子来存放子板。
安装过程
●确保模块不要带电。
●把模块翻过来,小心打开模块的后盖。
用一个平口螺丝刀依次将5个连接前后盖板之间的卡子翘开。
●当用手接触MC206电路板时,应该采取防静电措施。
●按照下图所示的方法,将子板与子板适配器P399连接,再将其与控制器模块连接起来。
注意:
对于一些子板,比如CAN总线和Profibus总线,通信板上使用的是一种长的连接器,因此需要与连接适配器的所有针脚都对应连接起来。
对于轴功能子板,其板上使用的连接器是一种短的连接器,所以与连接适配器连接时必须要插在与连接适配器边缘对齐的孔内,如图所示。
伺服控制+编码器反馈型子板
产品代码:
P200
说明:
伺服功能子板提供的接口,可以连接一个带编码器信号反馈的直流或无刷伺服电机。
对于伺服编码器子板的参数ATYPE=2。
模拟量输出
该子板能够输出一个12bit+/-10V的电压,作为控制输出可以连接绝大多数的伺服驱动器。
该电压输出采用光电隔离措施,最大程度地保障控制系统不受干扰。
编码器信号输入
提供可达1MHZ的差分式线性驱动接收的编码器接口。
输入接口内采用光电隔离措施,最大程度地保障控制系统不受干扰。
此外,还同时提供为编码器供电的5V输出,可以简化用户配线,及减少系统所需的外部电源。
色标采集功能
伺服子板通过检测编码器Z相或24V输入通道(只有输入功能的通道)的信号,通过该模块硬件系统的处理可以精确捕捉当前位置的功能,被称为色标采集功能。
当输入口极性发生变换时,系统可以在1毫秒内自动记录下当前轴的位置。
这样的做法,在实际工作时可以有效地消除时间延迟,避免频繁地中断多轴控制系统里的进程。
连接方法
编码器连接:
管脚号
功能
1
A+
2
A-
3
B+
4
B-
5
0V
6
Z+
7
Z-
8
+5V(最大150mA)-输出有短路保护
9
色标采集功能信号输入5V输入位
外壳
屏蔽
编码器通过面板上DB9型孔式插座连接。
管脚的信号定义如下所示。
编码器接口设计为使用差分输出的5V编码器。
编码器可以通过子板上的5V输出进行供电,但负载电流不能超过150mA。
如果编码器距离模块较远,导致子板供给的电源达不到编码器的工作要求,此时就需要使用外部电源对编码器供电。
这种情况下不要连接管脚8的+5V,但应将外部电源的0V与管脚5(0V)连接起来。
如果编码器没有信号负向输出位时,可以将管脚2、4和7可以连接在一个+2.5v左右的电压上,从而达到接收编码器信号的目的。
2.5v的可以通过在0V与5V之间串接一对220ohm的电阻,这样在两个电阻间的中心点大约就为2.5V。
如果编码器没有Z相脉冲输出,可以不用连接管脚6和7。
电压输出
通过连接V+和V-,可以得到+/-10v的电压输出,用于提供给外部伺服放大器的控制信号。
电压输出通道是隔离的,其输出值在-10V到10V之间变化。
如果安装有多块伺服子板,必须注意每块子板上的+/-10v电压都来源于一个电源输入。
这就是说V-管脚上不能再连接不同的外部电压。
电压输出连接要用屏蔽电缆,屏蔽层要连接到金属外盒或板上。
不要把屏蔽层和0v终端连接。
Registration信号输入
Registration信号是24V直流输入,通过高速光电隔离连接到编码器计数电路上。
在编码器接口处有一个可选的5V输入管脚。
内部电路的设计上,可以用于获取色标采集信号输入高低转换时刻的编码器位置值。
这个功能可以由软件里的REGIST指令来触发。
输入信号以伺服子板上的0V作为基准,如果使用Registration信号输入,必须连接0V。
注意它与编码器接口是同样的0V。
软件注意点:
伺服功能可以用参数SERVO来控制开或关:
>>SERVO=ON
当伺服功能关闭(SERVO=OFF)时,可以使用DAC命令直接输出电压,因采用的是12位的模拟转换器,因此DAC的值所对应电压值如下所示。
>>DAC=2047输出电压为-10V。
(SERVO=OFF)
>>DAC=0输出电压为0V。
(SERVO=OFF)
>>DAC=-2048输出电压为+10V。
(SERVO=OFF)
注意:
为保证对早期产品的兼容性,子板硬件将DAC的数值转换为反向的电压输出。
伺服控制+旋转变压器反馈型子板
产品代码:
P210
说明:
伺服控制+旋转变压器子板参数ATYPE=5
伺服控制+旋转变压器子板提供的接口,可以连接一个旋转变压器信号反馈的直流或无刷伺服电机。
旋转变压器接口在电机转一圈内提供完整的位置反馈。
旋转变压器接口是光电隔离的,最大程度地保障控制系统不受干扰。
它还提供振荡器输出功能以驱动更多的旋转变压器。
该子板通过检测编码器Z相或24V输入通道(只有输入功能的通道)的信号,通过该模块硬件系统的处理可以精确捕捉当前位置的功能,被称为Registration功能。
当输入口极性发生变换时,系统可以在1毫秒内自动记录下当前轴的位置。
这样的做法,在实际工作时可以有效地消除时间延迟,避免频繁地中断多轴控制系统里的进程。
。
该子板能够输出一个12bit+/-10V的电压,作为控制输出可以连接绝大多数的伺服驱动器。
该电压输出采用光电隔离措施,最大程度地保障控制系统不受干扰。
连接方法:
电压输出
通过连接V+和V-,可以得到+/-10v的电压输出,用于提供给外部伺服放大器的控制信号。
电压输出通道是隔离的,其输出值在-10V到10V之间变化。
如果安装有多块伺服子板,必须注意每块子板上的+/-10v电压都来源于一个电源输入。
这就是说V-管脚上不能再连接不同的外部电压。
子板硬件将DAC的数值转换为反向的电压输出。
Registration信号输入
Registration信号是24V直流输入,通过高速光电隔离连接到旋转变压器数据采集电路上。
在编码器接口有一个可选的5V输入管脚。
内部电路的设计上,可以用于获取Registration信号输入高低转换时刻的编码器位置值。
这个功能可以由软件里的REGIST指令来触发。
输入信号以伺服子板上的0V作为基准,如果使用Registration信号输入,必须连接0V。
注意它与旋转变压器接口是同样的0V。
旋转变压器接口管脚定义
位
功能
1
SIN+
2
SIN-
3
COS+
4
COS-
5
0V
6
REF+
7
REF-
8
模拟转速输出
9
Registration5v输入
参考振荡器在2kHz和+/-2v输出下运行
伺服功能可以用参数SERVO来控制开或关:
>>SERVO=ON
当伺服功能关闭(SERVO=OFF)时,可以使用DAC命令直接输出电压,因采用的是12位的模拟转换器,因此DAC的值所对应电压值如下所示。
>>DAC=2047输出电压为-10V。
(SERVO=OFF)
>>DAC=0输出电压为0V。
(SERVO=OFF)
>>DAC=-2048输出电压为+10V。
(SERVO=OFF)
轴的当前测量位置值“MPOS”在上电开始时不会被复位为0,而是为0-4095中的某个值。
所有其他的软件功能和伺服子板类似。
旋转变压器电路使用固定的12位精度的转换器。
电机旋转的分辨率为4096“边缘”/转。
参考编码器子板
产品代码:
P220
说明:
参考编码器功能子板参数ATYPE=3
编码器子板提供编码器输入接口,可在传送带、磁鼓、飞剪等应用上实现测量功能、Registration功能、同步功能及原点定位功能。
该接口提供高速的差分方式的编码器输入方式。
这些输入口采用光电隔离措施,最大程度地保障控制系统不受干扰。
此外,还同时提供采取了隔离措施的5V输出,可以为绝大多数编码器供电,简化了用户配线,并且能够减少系统所需的外部电源。
伺服编码子板可以实现Registration功能,通过硬件系统捕捉Z相信号的输入和专门的24VRegistration信号输入从而实现精确定位的功能。
当输入口极性发生变换时,系统可以在1毫秒内自动记录下当前轴的位置。
这样的做法,在实际工作时可以有效地消除时间延迟,避免频繁地中断多轴控制系统里的进程。
连接:
编码器连接:
管脚号
功能
1
A+
2
A-
3
B+
4
B-
5
0V
6
Z+
7
Z-
8
+5V(最大150mA)-输出有短路保护
9
Registration功能信号输入5V输入位
外壳
屏蔽
编码器通过面板上DB9型孔式插座连接。
管脚的信号定义如下所示。
编码器接口设计为使用差分输出的5V编码器。
编码器可以通过子板上的5V输出进行供电,但负载电流不能超过150mA。
如果编码器距离模块较远,导致子板供给的电源达不到编码器的工作要求,此时就需要使用外部电源对编码器供电。
这种情况下不要连接管脚8的+5V,但应将外部电源的0V与管脚5(0V)连接起来。
如果编码器没有信号负向输出位时,可以将管脚2、4和7可以连接在一个+2.5v左右的电压上,从而达到接收编码器信号的目的。
2.5v的可以通过在0V与5V之间串接一对220ohm的电阻,这样在两个电阻间的中心点大约就为2.5V。
如果编码器没有Z相脉冲输出,可以不用连接管脚6和7。
Registration信号输入
Registration信号是24V直流输入,通过高速光电隔离连接到编码器计数电路上。
在编码器接口有一个可选的5V输入管脚。
内部电路的设计上,可以用于获取Registration信号输入高低转换时刻的编码器位置值。
这个功能可以由软件里的REGIST指令来触发。
输入信号以伺服子板上的0V作为基准,如果使用Registration信号输入,必须连接0V。
注意它与编码器接口是同样的0V。
步进轴功能子板
产品代码:
P230
说明:
步进轴功能子板参数ATYPE=1
步进轴子板可以输出脉冲驱动一个外部步进电机放大器。
该子板有“单步进”(SingleStep)、“半步进”(HalfStep)和“微步进”(Microstep)三种输出模式。
在步进轴子板上的四个输出信号都是光电隔离的,并且有过电流保护功能。
最大输出频率说明
在“单步进”和“半步进”模式下步进轴子板能最大可以发出62Khz的脉冲。
在“微步进模式”下步进轴子板能最大可以发出250Khz的脉冲。
参看指令MICROSTEP的说明。
连接
B、D、S、E信号都是采用集电极开路的方式输出。
需要的外部上拉电压为24V,电流最高100mA。
同时每个输出口均有过电流保护功能。
电路图
步进编码器子板
产品代码:
P240
说明:
步进编码器子板参数ATYPE=4
步进编码器子板除了具有标准步进轴功能子板的全部功能外,还具有位置的核查校验功能。
通过接入电机的反馈编码器信号,从而实现对位置的核查。
子板在每个伺服运算周期,通过编码器接口反馈的电机位置进行一次位置核查运算。
如果发出的步进脉冲数与实际测量位置之间的差异超过了程序的限定范围,运动控制器可以执行一个错误处理程序。
连接
步进输出
B、D、S、E信号都是采用集电极开路的方式输出。
需要的外部上拉电压为24V,电流最高100mA。
同时每个输出口均有过电流保护功能。
电路原理图与P230步进轴功能子板的电路原理图一致。
参考编码器输入
编码器通过面板上DB9型孔式插座连接。
管脚的信号定义如下所示。
编码器接口设计为使用差分输出的5V编码器。
管脚号
功能
1
A+
2
A-
3
B+
4
B-
5
0V
6
Z+
7
Z-
8
+5V(最大150mA)-输出有短路保护
9
Registration功能信号输入5V输入位
外壳
屏蔽
编码器可以通过子板上的5V输出进行供电,但负载电流不能超过150mA。
如果编码器距离模块较远,导致子板供给的电源达不到编码器的工作要求,此时就需要使用外部电源对编码器供电。
这种情况下不要连接管脚8的+5V,但应将外部电源的0V与管脚5(0V)连接起来。
如果编码器没有信号负向输出位时,可以将管脚2、4和7可以连接在一个+2.5v左右的电压上,从而达到接收编码器信号的目的。
2.5v的可以通过在0V与5V之间串接一对220ohm的电阻,这样在两个电阻间的中心点大约就为2.5V。
如果编码器没有Z相脉冲输出,可以不用连接管脚6和7。
选择合适的编码器实现位置校验:
步进轴功能子板实际发出驱动电机运动的脉冲数要少于控制器运算执行所使用的脉冲数。
实际发出的脉冲数是由控制器运算的步进数除以一个特定的系数而来,该系数由轴参数MICROSTEP的状态来决定:
MICROSTEP=OFF系数为16(缺省模式)
MICROSTEP=ON系数为2
在电机旋转一周的条件下,位置校验用编码器的边缘数应该等于控制器计算用的步进数,或者是一个整数的倍数关系。
如果是一个整数的倍数关系,那么就需要对轴参数PP_STEP进行设定。
举例说明:
一个步进电机200脉冲/转,控制器参数MICROSTEP=OFF。
因此控制器计算用的脉冲数为200*16=3200时,电机旋转1圈。
如果采用核查位置功能,则选择的编码器在一周内的“边缘计数值”应当为3200,6400,9600或12800等数值。
由于编码器接口具有4倍频的计数功能,因此理想的编码器应当为800脉冲/转或是其的倍数。
PSWITCH功能子板
产品代码:
P242
说明:
PSWITCH功能子板参数ATYPE=10
PSWITCH功能子板具有4个集电极开路型输出点,PSWITCH功能是指控制器自动根据当前位置,将输出点依照编程设定好的状态进行开关输出。
这个功能与软件的PSWITCH命令所执行的功能一致,根据当前轴所在位置的区间来决定输出的开或关状态。
采用硬件PSWITCH功能子板,其位置的比较运算直接在该子板上进行,可以更为精确地及时输出。
编码器接线:
PSWITCH功能子板上的编码器接线与伺服轴功能子板的编码器接口上的接线一致。
但PSWITCH子板没有实现Registration功能所需的输入部件。
此外,该子板的编码器采集频率最高为500kHz。
输出接线:
PSWITCH功能子板是由一个步进编码器子板上添加比较门电路而来的。
也可以作为编码器信号输入接口,通过逻辑门来选择其中一种功能。
5位式可拆分的小插头用来将集电极开路的信号引出(PNP形式输出):
位
功能
B
0输出通道
D
1输出通道
S
2输出通道
E
3输出通道
0V
输出端公共0v
软件说明:
4个通道中的任何一个通道都可独立地采用PSWITCH指令进行编程设定。
语法:
PSWITCH(sw,en,axis,opno,opst,setpos,rspos)
sw:
PSWITCH功能点编号0到15。
(系统可以总共支持16个点做PSWITCH功能)
en:
使能状态开关3-采用硬件的PSWITCH功能
1或ON-采用硬件的PSWITCH功能
0或OFF-取消PSWITCH功能。
(任何一个PSWITCH功能点都可以是硬件PSWITCH或软件PSWITCH)
axis:
PSWITCH功能子板所对应得轴号
opno:
对应PSWITCH功能子板上的实际输出通道(0到3)
opst:
设定输出时的状态。
设置为1,则当条件满足时(在setpos与rspos之间),输出为ON。
设为0,则输出为OFF
setpos:
在该位置,输出点进行输出,采用用户设定的单位。
rspos:
在该位置,输出点复位,采用用户设定的单位。
模拟量输出子板
产品代码:
P260
说明:
PSWITCH功能子板参数ATYPE=6
模拟量输出子板提供一个12bit+/-10v电压输出,可以驱动变频器或其他设备。
这块子板是简化了的伺服轴功能子板,接线与之类似。
没有接入编码器的反馈功能。
电压输出
通过连接V+和V-,可以得到+/-10v的电压输出,用于提供给外部伺服放大器的控制信号。
电压输出通道是隔离的,其输出值在-10V到10V之间变化。
如果安装有多块伺服子板,必须注意每块子板上的+/-10v电压都来源于一个电源输入。
这就是说V-管脚上不能再连接不同的外部电压。
该子板的功能,与一个伺服子板在SERVO=OFF时的功能相同,因采用的是12位的模拟转换器,因此DAC的值所对应电压值如下所示。
>>DAC=2047输出电压为-10V。
(SERVO=OFF)
>>DAC=0输出电压为0V。
(SERVO=OFF)
>>DAC=-2048输出电压为+10V。
(SERVO=OFF)
注意:
子板硬件将DAC的数值转换为反向的电压输出。
SSI伺服编码器子板
产品代码:
P270
说明:
SSI伺服编码器功能子板参数ATYPE=7
SSI子板提供的接口,可以连接一个带SSI型绝对值编码器信号反馈的直流或无刷伺服电机。
编码器接口是一个高速差分方式的同步串行接口(SSI)。
这个输入口采用光电隔离措施,最大程度地保障控制系统不受干扰。
SSI接口是可编程,位置寄存器的记录精度可以从1位到24位进行定义。
如果使用Registration功能,最小要求采用12位数据精度得定义,以使该功能正确的工作。
SSI伺服子板通过检测一个5v差分输入或24V输入通道(只有输入功能的通道)的信号,通过该模块硬件系统的处理可以精确捕捉当前位置的功能,被称为Registration功能。
当输入口极性发生变换时,系统可以在1毫秒内自动记录下当前轴的位置。
应当注意的是,由于SSI采用从编码器定时取得数据的做法,会有一定的延时,因此其数据精度达不到这个级别。
该子板能够输出一个12位精度+/-10V的电压,作为控制输出可以连接绝大多数的伺服驱动器。
该电压输出采用光电隔离措施,最大程度地保障控制系统不受干扰。
连接
SSI接口连接
通过面板上DB9型孔式插座连接。
管脚的信号定义如下所示。
SSI编码器接口设计为使用差分输出的5V编码器。
位
功能
1
数据正
2
数据负
3
时钟正
4
时钟负
5
0V-即使使用外部
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