PMAC多轴运动控制卡学习硬件

1、目录PMA（控制卡学习（硬件）.第一章PMAC简介 .1.1PMAC的含义和特点.1.2 PMAC的分类及区别 .1.2.1 .PMAC 的分类1.2.2PMAC 1型卡与2型卡的主要区别 .第二章Turbo PMAC Clipper控制器硬件配置 .2.1 Turbo PMAC Clipper 控制器简介.2.2 Turbo PMAC Clipper 硬件配置 .2.2.1Turbo PMAC Clipper 硬件标准配置为： .2.2.2 Turbo PMAC Clipper 控制器可选附件 .轴接口板 .反馈接口板 .数字I/O接口板 .第三章Turbo PMAC Clipper设备连接

2、.3.1板卡安装 .3.2控制卡供电 .3.2.1 数字电源供电 .3.2.2DAC (数字/模拟转换)输出电路供电 .3.2.3标志位供电.3.3限位及回零开关 .3.3.1限位类型 .3.3.2 回零开关.3.4 电机信号连接 .3.4.1增量式编码器连接 .3.4.2DAC输出信号 .3.4.3 脉冲&方向(步进)驱动 .3.4.4放大器使能信号(AENAn/DIRn) .3.4.5放大器错误信号(FAULT-) .3.4.6 可选模拟量输入 .347位置比较输出 .348 串行接口（JRS232） .3.5设备连接示例 .3.6接口及指示灯定义 .3.7跳线定义 .3.8 Turbo

3、PMAC Clipper 端口布置及控制结构图 .附件.1.接口各针脚定义.2. 电路板尺寸及孔位置 .PMA（控制卡学习（硬件）第一章PMAC简介1.1PMAC的含义和特点1. PMAC勺含义：PMA（是 program multiple axis controller可编程的多轴运动控制卡。2. PMAC的 特点：PMA（卡是美国Delta Tau公司九十年代推出的多功能运动控制器，能够提供运动轴控 制，PLC控制和数据采集等多种功能。1.2 PMAC的分类及区别1.2.1PMAC的分类1.PMAC卡按控制电机的控制信号来分：有 1型卡和2型卡。1型卡控制信号为土 10V 模拟量，主要用速

4、度方式控制伺服电。2型卡输出PWI数字量信号，可直接变为PULSE+DIR 信号，来控制步进电机和位置控制方式的伺服电机。2.PMA卡按控制轴数来分：有 2 轴卡（MINI PMACPCI），4 轴卡（PMACPCI Lite，PMAC2 PCI Lite，PMAC2A-PC/104及 Clipper） ，8 轴卡：（PMAC-PC PMAC2-PC PMAC2A-PC/104 及 Clipper），32 轴卡：（TURBO PMA和 TURBO PMAC23. PMA（卡按通讯总线形式分：有ISA总线，PCI总线，PCI04总线，网口和VME总线。PMA（各种轴数的1型和2型卡，都有上述的计

5、算机总线方式供选择。PMA（除上述板卡形式外，还可以提供集成的系统级产品.有：UMAC IMAC400 IMAC800，IMACflexADVANTAGE40Q ADVANTAGE9等）。1.2.2PMAC 1型卡与2型卡的主要区别PMAC 1PMAC2CPU时钟（缺省）20MHZ40MHZ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I/O点数16IN 16OUT32IN/OUT +8IN 8 OUT常用接线板ACC8D ACCPACC8F ACC8S ACC8第二章Turbo PMAC Clipper控制器硬件配置2.1 Turbo PMAC Clipper

6、 控制器简介Turbo PMAC Clipper 控制器(Turbo PMAC2 Eth-Lite)是一款具备全部 Turbo PMAC特征的，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，但是又同时具备 结构紧凑和超高性价比优点的多轴运动控制器， 标准版本即带有Ethernet以太网和RS232通讯接口以及内置I/O。Clipper 控制器不仅采用了一颗完整的Turbo PMAC2-CPU而且提供了一个四轴伺服或步进控制加 32个数字I/O点的最小配置，控制轴数和I/O还可以 扩展。2.2 Turbo PMAC Clipper 硬件配置2.2.1Turbo PMAC Clippe

7、r 硬件标准配置为：电路板尺寸是110mm 220mm80 MHz DSP56303 Turbo PMAC CRCP时钟频率为80MH);256k x 24用户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。);1M x 8 flash mermory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。);RS-232串行接口；(计算机上的通讯接口之一，通常RS-232接口以9个引脚？(DB-9) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232接口，分别称为C

8、OM1和COM2);100 Mbps以 太网接口；（传输速率 100Mbps=100/8=12.5MB/s480 Mbps USB 2.0接 口；4通道轴接口电路，每个通道包含：在板模拟量土 10V（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，比如DA专换输出的即为模拟电流/电压（连续变化的电流/ 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：差分传输在两根线上都传输信号，这 两个信号的振幅相等，相位相反。差分信号传输的是两根信号之间的电平差。单端 信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差。）；5

9、个标志信号输入（限位，回零，报警等），2个标志信号输出；UVW TTL-level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出现电势差，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。TTLt平信号（TTL-level ）是一种采用二进制规定表示的数据信号，TTL 的电源工作电压是5V,所以TTL的电平是根据电源电压5V来定的,+5V等价于逻辑“ 1”， 0V等价于逻辑“ 0”，这被称做TTL

10、（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机 处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。）。50针IDC接头的放大器/编码器接口（ IDC即Internet Data Center ，即互联网数据中心 是基于In ternet网络，为集中式收集、存储、处理和发送数据的设备提供运行维护的 设施基地并提供相关的服务。IDC提供的主要业务包括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（系统配置、 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），以及其他支撑、运行服务等。）IDC接 头34针I

11、DC接头的标志位接口；4针Molex供电接口 （5V, 12V（ 12V仅为模拟量输入或输出时使用）,GND）;Molex接头PID/陷波/前馈控制算法（PID控制算法是将偏差的比例（P）、积分（I）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PID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情况下，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。陷波器是利用压电效应制成的带阻滤波 器，它的作用是阻止或滤掉信号中有害分量对电路的影响。前馈控制指通过观察情况、 收集整理信息、掌握规律、预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，提前采取措施

12、， 将可能发生的偏差消除在萌芽状态中，为避免在未来不同发展阶段可能出现的问题而 事先采取的措施，是在企业生产经营活动开始之前进行的控制，是一种开环控制。）；32个通用TTL电平I/O点（方向可控）:16位复用端口，支持Delta Tau的I/O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，所以对网络数据 的传输性能丝毫不受影响。）；16位Optc端口，支持Opto-22类型设备（OPTO是PA产品之一，由美国opto22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。）。2路手轮端口，每路包含：正交编码器输入；脉冲（PFMEPW）俞出

13、（开关电源的控制技术主要有三种： 脉冲宽度调制（PWM； 脉冲频率调制（PFM）;脉冲宽度频率调制（PWM-PFM）脉宽宽度调制式（PWM开 关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。PFM (Pulse?frequency?modulation)?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 制信号通常为频率变化的方波信号，因此，PFM也叫做方波FM。222 Turbo PMAC Clipper 控制器可选附件轴接口板ACC-1P- 4通道轴扩展接口板，反馈和I/O扩展接口板；ACC-8E

14、S- 4通道模拟量输出接口板；ACC-8FS- 4通道数字PWM输出接口板。(接口板主要用途：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MACHKCAM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100乂其中主轴并口为PWI调速控制，可在 MACH软件中实现调速控制，继电器控制并口可接MACH软件中控制开关；2.有限位和急 停接口，简单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都有光耦与 并口隔离。)反馈接口板ACC-1P- 4通道轴扩展接口板，反馈和I/O扩展接口板；ACC-51S- X409

15、6高分辨率正弦编码器细分板；ACC-8TS- ACC-28B付件的高分辨率模拟量输入扩展接口板。2.223 数字I/O接口板ACC-1P- 4通道轴扩展接口板，反馈和I/O扩展接口板;第三章Turbo PMAC Clipper 设备连接一般的，用户使用带端接模块的扁平电缆与Clipper进行连接，建议使用下列接线端子：34针 IDC接头（Phoenix 产品编号 2281063） Delta Tau 产品编号 100-FLKM34-00050针 IDC接头（Phoenix 产品编号 2281089）Delta Tau 产品编号 100-FLKM50-0003.1板卡安装Clipper 一般作为

16、独立板卡控制器使用，在电路板的四个角和板的边缘均有安装孔。 ACC-1P或其他附件卡在Clipper电路板的叠放次序与使用无太大关系。3.2控制卡供电3.2.1数字电源供电Clipper电路板与其他附件卡正常工作状态下均需要1A5逼流供电，然而Clipper电路板的浪涌电流可能达到3A,所以建议使用6A5V供电电源。+5V及参考地应接到TB1 端子，使用18AW标准线缆。3.2.2 DAC （数字/模拟转换） 输出电路供电0.3A +12 至U +15V （4.5W）0.25A -12 至U -15V （3.8W）（8 通道配置）DAC的土 12V电源以及参考地可以由TB1端子引入，也可以从J

17、MACH接头弓|入？。3.2.3标志位供电Clipper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：PLIMn, MLIMn （正、负行程限位）,HOMEn （回零标志）,FAULTn （放大器故障），以及USERn（用户输入）。这些点对应的输入电路可以使用 524V电源供电，电源及参考地同样可以引自TB1端子或JMACH接头。3.3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。PLI Mn和 MLIMn是基于方向的限位控制，输入导通时才会允许电机运行。如果未接入限位开关，要想使 电机运行，必须通过设置1x24变量以禁用限位功能。

18、3.3.1限位类型PMA位须使用常闭且连接到低电平的连接方式，以免无故处于限位状态。这样的设置会 提供一个故障安全条件，通常会使用一个被动的常闭开关。如果需使用接近开关，则应使用5 到24V对地 常闭的NPN sinking型开关。3.3.2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 设定通过设置I7mn2进行选择。3.4电机信号连接3.4.1增量式编码器连接每一个JMACH接头均会提供2路+5V输出和2个参考地，用于对编码器或其他设备供电。+5V输出位于第1、2两针，参考地位于第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（CH

19、A1+ CHA1- CHB1+ CHC1等等）隶属于1号编码器。编码器号码通常 与电机号码匹配，但这并非必须将编码器的A、B （正交）信号连接到对应的接头，对于编码器 1, CHA1位于第5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 一不可接地。但是如果使用单端信号编码器，需要检查电阻设置，对于差分编码 器，将对应负信号接到端子上一CHA1接到第7脚，CHB1接到第11脚，第三个通道（索引脉 冲）为可选，对于编码器1, CHC1应接到第13脚，CHC1接到第15脚。连接示例：差分正交编码器接入1号编码器通道:342 DAC输出信号如果PMA不负责电机换相，则

20、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DAC1（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 GN（第48脚），在 这样的设置中，DAC1保持悬空，不要接地。如果1通道使用差分指令，须将DAC1-+第29脚）接到驱动器指令输入的正端，将DAC1- （第31脚）接到指令输入的负端，PMAC勺GND0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，并向对 应的M变量中写入数值，PMAC卩会输出对应的模拟量。模拟量输出只

21、能驱动一个高输入阻抗且无显着电流损耗（最高10mA的电路，因为虽然220 ? 输出电阻会使电流损耗小于50mA以避免对输出电路造成损害，但超过10mA的电流损耗仍会 导致信号失真。例如：3.4.3脉冲&方向（步进）驱动Clipper或Acc-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TTL电平。344 放大器使能信号（AENAn/DIRn）大多数驱动器具有使能/禁用信号输入接口，允许控制器在需要时完全禁止驱动器输出， PMAC勺AENAH脚便对应此功能。AENA位于第33脚，信号为OC、1输出，可使用3.3k?外部上拉电阻 345放大器错误信号（FAULT-

22、）PMA（可以接收驱动器的错误报警信号以便知晓驱动器工作是否正常，是否需要切断输入及 使能。报警信号极性可以通过Ixx24变量进行设置。FAULT位于第35脚，默认设置下，该信 号在错误状态下将会下拉以报错，这样的设置下，如果没有连接错误信号，PMA会认为电机未 处于报警状态。3.4.6可选模拟量输入可选的模拟量输入可以通过在基板上增加 Option12或在Acc-1P上增加Option2来实现, 每个选项 可提供两路12位模拟量输入（范围-10V+10V和1路12位滤波PW模拟量输出。3.4.7位置比较输出位置比较（EQU输出可在编码器到达预定位置时产生一个信号沿，这在搜索和测量应用 时非

23、常有效，具体使用方法在PMAC用户手册中有详细介绍。3.4.8串行接口（JRS232）如果要使用串行通讯，需要将当前Clipper的J2串行通讯口与PC勺COI口使用线缆连接。 Delta Tau提供了 Acc-3L线缆可以连接PMA和DB-9接口的串口。在特定的应用中，可能需要 标准的DB-9转DB-25或DB-25转DB-9转接器。3.5设备连接示例1.设备连接示例：使用土 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接口及指示灯定义J2 -串行接口（JRS232）该接口可以使PMA与上位机通过RS-232端 口进行通讯，Delta Tau提供了 Acc-3L电缆将PMA

24、接 口转为DB-9端子。1.10 针母头扁平电缆接口 T&B Ansley P/N 609-1041。2.标准 10线扁平电缆 T&B Ansley P/N 171-10。J3 -设备接口（JMACH1）JMACH为主要的设备接口，在PMA上标志为J3。JMACH包含了四个通道的设备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 Ansley P/N 609-50412. 标准 50线扁平电缆 T&B Ansley P/N 171-503. Phoenix 端子型号 FLKM 50 （公头）P/N 22 81 08 9J4 -设

25、备接口（JMACH2）该设备接口在PMA上的标识为JMACH或J4。包含4个通道的设备I/O :限位输入标志、 回零标志、脉冲加方向输出信号，另外B_WD输出允许显示看门狗的状态。1.34针母头扁平电缆连接T&B Ansley P/N 609-34412. 标准 34线扁平电缆 T&B Ansley P/N 171-343. Phoe nix 端子型号 FLKM 34 （male pi ns） P/N 22 81 06 3J7 -设备接口（JMACH3）该设备接口在PMA上的标号为JMACH或 J7,包含了 4个通道用于霍尔器件换相的U,V,W标志。1.14 针母头扁平电缆连接 Delta T

26、au P/N 014-R00F14-0K0, T&B Ansley P/N609-14412. 标准14线扁平电缆171-14 T&B An sley3. Phoe nix 端子型号 FLKM14 （male pi ns） P/N 22 81 02 1J8 -多功能复用端口（JTHW）位于JTHV接口的复用端口含有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，Delta Tau提供了附件板卡及软件设置（特殊的M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 Ansley P/N 609-26412. 标准 26线扁平电缆 T

27、&B Ansley P/N 171.263. Phoenix 端子型号 FLKM 26 （公头）P/N 22 81 05 0J9 -通用数字输入输出端口（JOPT）Acc-1P的JOPT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 对应的参考地，34针接头支持OPTO-2或等效的光隔I/O模块。1.34针母头扁平电缆连接T&B Ansley P/N 609-34412. 标准 34线扁平电缆 T&B Ansley P/N 171-343. Phoe nix 端子型号 FLKM 34 （male pi ns） P/N 22 81 06 3J10 -手轮及脉冲&方向接口（JH

28、W/PD该端口在PMAC上的标号为JHW/PE或J10,提供了来自DSPGate的 2路正交编码器输入及脉冲输出（PFM或 PWM对1.26针母头扁平电缆连接T&B Ansley P/N 609-26412. 标准 26线扁平电缆 T&B Ansley P/N 171.263. Phoenix 端子型号 FLKM 26 （公头）P/N 22 81 05 0J13 -USB通讯接口该端口提供了 USE通讯接口，详情参考设备连接章节。J14 -以太网通讯接口该端口提供了以太网接口，详情参考设备连接章节。TB1 -供电接口 （JPWR）该端口为供电接口LED指示灯D3双色LED当LED为绿色时表示电源供应正常，当LED为红色时，表示触发了看门狗 定时器。3.7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PCB布线使得 需要连通的两点通过PCB铜箔连接，或PCB铜箔连接无法达到电气参数要求，或 PCB已生 产出来后发现设计上的缺陷需要弥补而采用含有绝缘层的导线。E0:强制复位控制 一在正常使用中应去掉E0,跳上E0会使PMA处于强制复位状态， 该操作仅 用于恢复出厂设置时使用，E0跳上时PMA（处于不可操作状态。E1和E2:串口选择（仅适用