mcu50技术说明

1、分布式运动控制器MCU50（Motion Control Unit）技术说明一、 简介基于CAN总线通讯方式的分布式运动控制器，通过对伺服驱动器的调节，来达到对AGV车体运动的精确控制，理论上最多可以挂接128个CAN节点设备。由于每辆AGV车载设备的数量有限，实际应用时往往不超过4个。每个运动控制器，不仅能够控制2个轴的伺服驱动器，还具有16个IO输入口、8个IO输出口、4个AD输入口和2个DA输出口。而且，在升级版本中，还预留有16位的总线IO读写功能和串口编程功能。二、 技术指标2.1 电源运动控制器内部的两个DC/DC电源模块DC1、DC2（如图2.1.2），可以将1836V的直流输入

2、电压转换为12V、5V两路直流输出电压。如果去掉DC/DC电源模块，也可以使用外部的直流电源通过#1、#2电源管脚给运动控制器供电。 表2.1.1输入电压VDC18-36消耗电流mADC100#1输出电压VDC5内部DC/DC电源模块#1输出功率W25内部DC/DC电源模块#2输出电压VDC12内部DC/DC电源模块#2输出功率W25内部DC/DC电源模块#1输入电压VDC5外部供电#1输入功率W10外部供电#2输入电压VDC12外部供电#2输入功率W10外部供电电源输入管脚24VH、24VGND#1电源管脚VCC、5VGND#2电源管脚12V、AGND图2.1.2 2.2 通讯 运动控制器的

3、CAN总线通讯部分与其它部分的电源是隔离的，这样就保证总线上产生的干扰不会影响运动控制器内部的其它电路。使用时需要在CAN总线的首端和末端分别跨接1个120欧姆的匹配电阻（如图2.2.2），以减少线路上传输信号的反射。 表2.2.1工作电压VDC5消耗功率W<1绝缘强度VDC1500通讯管脚CANH、CANL图2.2.22.3 伺服驱动器控制 运动控制器的2对PWM脉宽调制管脚用来调节伺服驱动器的输出。每对PWM管脚通过改变输出脉冲信号的占空比来控制伺服驱动器输出电压的方向和大小。运动控制器的伺服输出禁止管脚可以禁止或使能伺服驱动器的输出（如图2.3.2）。伺服驱动器的报警信号可以接入运

4、动控制器的报警IO输入口。伺服驱动器的正反向禁止信号可以接入运动控制器的普通IO输入口。表2.3.1PWM输出高电平VDC12PWM输出低电平VDC<0.2PWM频率KHz<10PWM占空比%0-100输出禁止高电平VDC5输出禁止低电平VDC<0.2#1 PWM输出管脚REFIN1+、REFIN1-#2 PWM输出管脚REFIN2+、REFIN2-#1 输出禁止管脚INH1#2 输出禁止管脚INH2#1 报警输入管脚FAULT1、FLTG1#2 报警输入管脚FAULT2、FLTG2图2.3.22.4 编码器信号输入运动控制器根据编码器信号的反馈输入，来进一步调节伺服驱动器的

5、输出。每个运动控制器可以处理2路差分增量式编码器的输入信号，编码器由5V直流供电。表2.4输出电压VDC5最大消耗电流mADC200电源输出管脚VCC、5VGND#1 编码器信号输入管脚MC1_A、MC1_/A，MC1_B、MC1_/B，MC1_Z、MC1_/Z#2 编码器信号输入管脚MC2_A、MC2_/A，MC2_B、MC2_/B，MC1_Z、MC1_/Z2.5 模拟信号输入运动控制器不仅能将4路0-12V的模拟信号转换为10位数字信号，而且提供了精确的2.50V电压基准。 表2.5模拟信号输入数量4模拟信号输入范围VDC0-12转换精度bit10最小转换时间ns425基准电压VDC2.5

6、0基准输出电流mADC20基准精度%0.2基准温漂ppm/50模拟信号输入管脚INA、INB、INC、IND电压基准输出管脚2.50V2.6 模拟信号输出运动控制器提供了2路12位精度的0-10V模拟信号输出功能，模拟信号的输出管脚与伺服输出禁止管脚复用。表2.6模拟信号输出数量2模拟信号输出范围VDC0-10转换精度bit12最小转换时间us1模拟信号输出管脚INH1、INH22.7 IO输入运动控制器有16个隔离的IO输入口，其中1-4具备单独隔离功能的双端输入管脚，5-16具备公共输入高端的NPN单端输入管脚（如图2.7.2）。表2.7.1IO输入数量16IO最大输入电压VDC50IO双

7、端输入通道1-4IO单端输入通道5-16IO双端输入管脚UP1、DOWN1，UP2、DOWN2，UP3、DOWN3，UP4、DOWN4IO公共输入高端管脚BTY24VIO单端输入管脚DOWN5、DOWN6、DOWN7、DOWN8、DOWN9、DOWN10、DOWN11、DOWN12、DOWN13、DOWN14、DOWN15、DOWN16图2.7.22.8 IO输出运动控制器具有8个IO输出口，其中1-7为继电器输出，8为开关管输出（如图2.8.2）。表2.8.1IO输出数量8继电器输出通道1-7开关管输出通道8继电器负载电流ADC1开关管负载电流ADC0.7开关管输出电压VDC24继电器输出管

8、脚JKA1、JKB1，JKA2、JKB2，JKA3、JKB3，JKA4、JKB4，JKA5、JKB5，JKA6、JKB6，JKA7、JKB7开关管输出管脚JKA8、24VGND图2.8.2继电器输出 开关管输出三、 物理指标3.1 物理指标运动控制器的尺寸、重量等参数如下所示。表3.1尺寸mm232×121×43重量kg1工作场合任意3.2 系统指示LED运动控制器的30个系统指示LED，分别指示8个IO输出状态、16个IO输入状态和电源状态（如图3.2）。图3.23.3 安装尺寸图3.3.1图3.3.2图3.3.3 图3.3.43.4 连接器尺寸运动控制器选用TYCO的4

9、2针、29针防尘连接器，具体型号为1-963224-1和1-963448-2（如图3.4）。图3.4四、 环境指标4.1 环境说明表4.1.1温度工作温度-15 +55存储温度-40 +80表4.1.2相对湿度工作 %<95存储 %<95表4.1.3防护等级防护等级IP51灰尘5级水1级4.2 机械振动测试表4.2振动频率Hz55振幅mm2.0轴X，Y持续时间min104.3 高低温测试表4.3循环次数2高温温度80高温持续时间hour3低温温度-40低温持续时间hour3温度变化率/min1五、 功能指标5.1 功能概述运动控制器依靠增量式编码器信号的反馈输入，完成对伺服驱动器的

10、精确控制，从而控制2个电机的运动。运动控制器主要提供以下功能：l 2路增量式编码器输入l 2对PWM输出l 2个伺服禁止输出l 2个伺服报警输入l 4路模拟信号输入l 2路模拟信号输出l 16路IO输入l 8路IO输出5.2 系统举例图5.25.3 管脚说明图5.3连接器管脚定义表5.3.1电源管脚名称管脚序号第一功能第二功能24VH2909电源高输入24VGND2928电源地输入VCC2929#1电源高输出#1电源高输入5VGND2919#1电源地输出#1电源地输入12V2910#2电源高输出#2电源高输入AGND2918#2电源地输出#2电源地输入图表5.3.2通讯管脚名称管脚序号第一功能

11、第二功能CANH2914CAN高总线CANL2915CAN低总线图表5.3.3伺服驱动器控制和模拟信号输出管脚名称管脚序号第一功能第二功能REFIN1+2916#1 PWM正输出REFIN1-2926#1 PWM反输出REFIN2+2907#2 PWM正输出REFIN2-2917#2 PWM反输出INH12927#1 伺服禁止输出#1 模拟信号高输出INH22908#2 伺服禁止输出#2 模拟信号高输出FAULT12905#1 伺服报警高输入FLTG12906#1 伺服报警低输入FAULT22924#2 伺服报警高输入FLTG22925#2 伺服报警低输入图表5.3.4编码器信号输入管脚名称管

12、脚序号第一功能第二功能MC1_A4232#1 编码器A正相输入MC1_/A4218#1 编码器A反相输入MC1_B4216#1 编码器B正相输入MC1_/B4217#1 编码器B反相输入MC1_Z4230#1 编码器Z正相输入MC1_/Z4231#1 编码器Z反相输入MC2_A4206#2 编码器A正相输入MC2_/A4205#2 编码器A反相输入MC2_B4204#2 编码器B正相输入MC2_/B4203#2 编码器B反相输入MC2_Z4219#2 编码器Z正相输入MC2_/Z4233#2 编码器Z反相输入图表5.3.5模拟信号输入管脚名称管脚序号第一功能第二功能INA4210#1 模拟信号

13、输入INB4223#2 模拟信号输入INC4237#3 模拟信号输入IND4238#4 模拟信号输入2.50V4207电压基准输出图表5.3.6 IO输入管脚名称管脚序号第一功能第二功能UP14234#1 IO高输入DOWN14220#1 IO低输入UP24235#2 IO高输入DOWN24221#2 IO低输入UP34208#3 IO高输入DOWN34209#3 IO低输入UP44236#4 IO高输入DOWN44222#4 IO低输入BTY24V4214IO公共输入高端DOWN54240#5 IO低输入DOWN64225#6 IO低输入DOWN74228#7 IO低输入DOWN84242#

14、8 IO低输入DOWN94227#9 IO低输入DOWN104241#10 IO低输入DOWN114213#11 IO低输入DOWN124226#12 IO低输入DOWN134212#13 IO低输入DOWN144239#14 IO低输入DOWN154224#15 IO低输入DOWN164211#16 IO低输入图表5.3.7 IO输出管脚名称管脚序号第一功能第二功能JKA12920#1 继电器输出JKB12911#1 继电器输出JKA22912#2 继电器输出JKB22901#2 继电器输出JKA32921#3 继电器输出JKB32902#3 继电器输出JKA42913#4 继电器输出JKB

15、42903#4 继电器输出JKA52922#5 继电器输出JKB52904#5 继电器输出JKA64215#6 继电器输出JKB64229#6 继电器输出JKA74201#7 继电器输出JKB74202#7 继电器输出JKA82923#8 开关管输出5.4 端口应用举例每台AGV实际使用的运动控制器MCU50往往不超过4个，对于全方位车轮和差动车轮的AGV，尽量按照以下的例子配置输入输出端口。图表5.4.1 MCU50-1位输出端口用途管脚定义位输入端口用途管脚定义0OUT1ALL OK2920、29110IN1磁导航传感器检测4234、42201OUT2充电接触器2912、29011IN2磁

16、导航传感器检测4235、42212OUT3抱闸控制2921、29022IN3地标传感器检测4208、42093OUT4启动灯控制2913、29033IN4伺服上电检测4236、42224OUT5停止灯控制2922、29044IN5电量表输出检测42405OUT6模式灯控制4215、42295IN6电量表输出检测42256OUT7自动下电控制4201、42026IN7电量表输出检测42287OUT8蜂鸣器音调29237IN8启动开关检测42428INH1伺服驱动禁止29278IN9停止开关检测42279INH2伺服驱动禁止29089IN10模式开关检测424110REFIN1+伺服驱动控制291

17、610IN11急停检测421311REFIN1-伺服驱动控制292611IN12 4226 12REFIN2+伺服驱动控制290712IN13421213REFIN2-伺服驱动控制291713IN14423914IN15MCU50_ID422415IN16MCU50_ID421116FAULT1伺服驱动报错2905、290617FAULT2伺服驱动报错2924、2925MCU50-2位输出端口用途管脚定义位输入端口用途管脚定义0OUT1ALL OK2920、29110IN1动态跟踪传感器检测4234、42201OUT22912、29011IN2急停检测4235、42212OUT3抱闸控制292

18、1、29022IN3防碰传感器检测4208、42093OUT42913、29033IN4防碰传感器检测4236、42224OUT52922、29044IN542405OUT6左灯控制4215、42295IN642256OUT7右灯控制4201、42026IN742287OUT8蜂鸣器音调29237IN8手控盒信号检测42428INH1伺服驱动禁止29278IN9手控盒信号检测42279INH2伺服驱动禁止29089IN10手控盒信号检测424110REFIN1+伺服驱动控制291610IN11手控盒信号检测421311REFIN1-伺服驱动控制292611IN12 手控盒信号检测4226 12

19、REFIN2+伺服驱动控制290712IN13前侧保险杠检测421213REFIN2-伺服驱动控制291713IN14后侧保险杠检测423914IN15MCU50_ID422415IN16MCU50_ID421116FAULT1伺服驱动报错2905、290617FAULT2伺服驱动报错2924、2925MCU50-3位输出端口用途管脚定义位输入端口用途管脚定义0OUT1ALL OK2920、29110IN14234、42201OUT22912、29011IN24235、42212OUT3抱闸控制2921、29022IN34208、42093OUT42913、29033IN44236、42224

20、OUT52922、29044IN542405OUT64215、42295IN642256OUT74201、42026IN742287OUT829237IN842428INH1伺服驱动禁止29278IN942279INH2伺服驱动禁止29089IN10424110REFIN1+伺服驱动控制291610IN11421311REFIN1-伺服驱动控制292611IN12 4226 12REFIN2+伺服驱动控制290712IN13421213REFIN2-伺服驱动控制291713IN14423914IN15MCU50_ID422415IN16MCU50_ID421116FAULT1伺服驱动报错290

21、5、290617FAULT2伺服驱动报错2924、2925六、 安全性分布式运动控制器MCU50的一个基本特性是具有安全保护功能用ALL-OK信号控制运动系统上电。当运动控制器出现掉电、复位、看门狗超时等危险状况时，ALL-OK信号的输出将切断，保护系统安全。运动控制器通过看门狗监控内部程序的执行和通讯超时。另外，当编码器反馈错误时，运动控制器会通过限制舵和驱动伺服的输出来停止AGV的运动。6.1 执行当各种危险状况出现时，运动控制器将依照以下2种情况之一执行：l 立刻切断ALL-OK信号进入安全状态；l 如果内部程序执行错误，或者工作电压过低，运动控制器将复位并在上电后重新启动。6.1.1

22、安全状态运动控制器进入安全状态，将切断ALL-OK信号的输出，并通过CAN总线上传紧急信息和错误代码。重新启动系统才能退出安全状态。6.1.2 复位和上电状态从安全的角度考虑，复位和上电状态更象是一种特殊的安全状态。此时，所有的IO输出包括ALL-OK信号无效，CAN总线尚未工作，对伺服驱动器尚未控制。6.2 设备监控 运动控制器能够安全监控多种重要设备，保证其在安全状况下工作。6.2.1通讯监控CAN正常通讯时被监控是否超时，只有收发正常，ALL-OK信号才可能输出。6.2.2反馈监控当控制参数被设置后，运动控制器将监控编码器的反馈信号。主要通过预先设置的运动方向、运动距离与实际的运动方向、运动距离进行比较，当检测到反馈信号与设定值有偏差时，在规定时间内，控制器将校正输出。否