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五轴步进电机控制器

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发表于:2007/10/4 15:53:00
#0楼
可编程运动控制器使用说明
                         3.0版
                 联系人:陈生 13924283451
配件:
可编程运动控制器由一块主板,中文液精显示器,键盘,外接存储器,开关电源组成。

适用范围和性能:
1.适用于开关控制和非连续轨迹的运动控制(即从一个位置(点)到另一个位置),可控制五路步进电机或伺服电机运动。有分时动作,和任意两轴联动两个版本。
2.控制器有输出14个输出控制点,13个输入检测点。(含电机控制点在内)
3.单次输出脉冲数最大99999999个。频率100hz-23Khz。适合细分数为每转1000个脉冲以下。推荐       减速比不大于1:20。
4.用户可设定最小机械精度。电机移位量可以使用步数,毫米或角度或其他自定义单位。
5.有自动消除累积误差功能。
6. 可存储5个工作程序,每个工作程序可编写254行。
7. 电源电压为+4.9-5V和+11.9-12V两组.工作温度为

抗干扰要求:
本控制板的稳定性全靠电源的抗干扰能力来保证。在干扰重的环境使用请在开关电源前串入交流滤波器,交流输入端并接330v压敏电阻,主板要有屏蔽外壳。外壳,开关电源,滤波器,及其他有接地线端口的设备要有可靠接地。信号线应与高压线分离布线,必要时使用屏蔽线,尽量缩短信号线的长度。

控制器接线方式:
1. 控制器配有双路输出电压的开关电源,5V供主板内电路使用,12V供外部输出输入信号,传感器,及其他小电流设备使用(1A)。
2. 控制器要求电机驱动器必须设定为单脉冲方式。所有输出输入信号为共负(地)方式。
3. 信号分配参照电路板布局图。

机器的设定
1. 给定电机名称:
可以命名为x轴,y轴,z轴,a轴,b轴或1轴,2轴,3轴,4轴,5轴。
2. 机器原点设定:
控制器规定原点为初始出发点,离开原点为正转,靠近原点为反转。用户可通过调整步进电机线的排列顺序来适应控制器的要求。
3. 机器坐标的设定:
1. 步进电机转动一个脉冲,使机械产生的移动距离定为一个坐标单位。例如电机转一个脉冲,机械移位0.01MM。则坐标最小单位=0.01mm。
2.测量出每轴最大行程。例如1个脉冲移动精度为0.01mm, 可移动长度1000MM,则     1000/0.01=100000个坐标点.

键盘使用:
  Enter 确认键 Del 清除/小数点 0-9数字键  →←↑↓ 光标移动键 Pgup/pgdn 电机     频率选择  

程序容量和工作程序选择:
控制器可存储5个工作程序,每个工作程序可编写254行。每次上电后控制器会要求用户选择工作程序,当装入程序后只要不断电,即使按了复位重启控制器都不会再次要求用户重新选择工作程序。

开机主菜单
当程序载入后显示器显示主菜单,用户可用光标选择 “编辑” “运行” “手动” “设置” 四种模式。选定后按确认键(Enter)确认。

编辑菜单
进入编辑菜单后,用户可选择 “编辑” “删除” “通信” “退出”选定后按确认键(Enter)确认。
编辑:进入后控制器显示当前行号 “001”此时可按 "del" 键清除当前行号然后输入别的行号,并按确认键(Enter)确认。如果当前行为空的,控制器会询问是否在当前行输入程序。如果当前行已有程序则显示当前行程序。此时用户可对该行程序进行修改或删除。在输入指令代码后,用户只需根据显示提示输入即可。
删除:删除当前已装入的工作程序,但不会对外部存储器进行删除。
通信:此功能用于从外部存储器载入工作程序,或保存用户的工作程序。(当程序改动过后应在断电前将程序保存到外部存储器中)。
退出:退出编辑

运行菜单:
选择了运行菜单后,控制器就会运行当前的工作程序,也可直接按外部启动键运行程序。程序是按照行号由小到大顺序执行,执行到254行后自动返回第一行重新开始。停止运行只能按复位键停止。
  
手动菜单:
可对各个电机进行单独手动移位。  

设置菜单:
可设置每个轴的移位精度,当精度=1时电机步数为脉冲数,当精度<1或〉1时电机
步数为长度(mm)或角度形式。当重新设定机器精度后,请进入编辑菜单保存一次。

指令代码表:
1 X(1) 电机动作
2 Y(2) 电机动作
3 Z(3) 电机动作
4 A(4) 电机动作
5 B(5) 电机动作
10 X 返回零点
11 Y 返回零点
12 Z 返回零点
13 A 返回零点
14 B 返回零点
18 斜线运动
19 圆弧线运动(1/4弧)
20 开启搜索
21 开启指定端口
22 关闭指定端口
23 等待指定输入端信号
24 立即转移到指定行号执行
25 判断指定端口状态
26 周期循环
27 调用子程序
28 定时
29 等待启动信号
30 启动故障检测
31 计数器加1
32 计数器清零
分时动作版本没有斜线,圆弧功能。

开关类:开关类指令可以输出或关闭信号,用于控制继电器控制及一些电平信号的控制。开启信号输出(空载12v,负载后压降为5v) 关闭信号输出(0v)
21 开启输出信号1-14
22 关闭输出信号1-14
第14点只能接受5V电压,输出0v开通,5v关闭,输出电流只能用于驱动发光二极管。一般用于信号指示。用于其它驱动须加放大电路。

电机控制指令
1. X(1)电机单独运动
2. Y(2)电机单独运动
3. Z(3)电机单独运动
4. A(4)电机单独运动
5. B(5)电机单独运动
10.X电机返回机器原点
11.Y电机返回机器原点
12.Z电机返回机器原点
13.A电机返回机器原点
14.B电机返回机器原点
18.斜线运动
19.圆弧运动
20。搜索命令

电机移动量可用长度,角度或步数为单位。
当使用长度(毫米), 转角(度数)单位时,移动量用”位移”为名称,小数点后有效位7位.
当使用步数为单位时,移动量用”步数”为名称.
用户可在主菜单“设置”功能中设定每个轴1个脉冲所移动的距离(mm)或转角度数。
当等于1时移动量以步数单位.当小于1时移动量以长度(毫米)或转角(度数)单位.(不能出现大于1这种情况)。
当使用长度或角度单位时控制器会自动换算成脉冲数,但用户需注意其换算数值不能大于单次最大脉冲个数(99999999)。
换算公式:长度(MM)或转角(度)=脉冲数。(取整数,不四舍五入).
移位的起始点默认为0(即机械当前位置),终止点为移动的距离.
运动方向,控制器默认往原点方向运动为反转,离开原点为正转。
速度(100hz-23000hz),可由用户指定。当速度大于400HZ时,控制器按梯形曲线加减速.
原点信号传感器必须使用npn常开型的非接触式传感器,如光电,霍尔,金属感应等。信号挡板做成2-5mm宽度即可。传感器安装位置与机器的终端位应有5mm-10mm以上距离。(因回位速度越快,电机从减速直到停止的距离会越长)返回原点时,当挡板第一次经过传感器(有信号),控制器指令电机减速,直到挡板完全离开传感器后(没信号),控制器指令电机正转向传感器靠近,在信号有效时停止。回位频率最低不能小于500hz。

控制指令1,2,3,4,5,10,11,12,13,14:这些指令都是用于单个电机控制,用户只需按照控制器提示进行输入即可。

搜索指令20:此指令可控制电机在指定的范围内检测信号。当在运行过程中找到信号后,控制器就会停止查找,执行下一行程序。如果在指定的脉冲数完成后仍然未找到信号,控制器将无限期等待,直到用户按复位重新启动为止。控制器需用两个脉冲移动的宽度才能确认有效,所以识别标记的宽度应大于两个脉冲移动的宽度。检测端口复用四个电机的原点检测开关。
搜索指令必须使用两个指令行,如
行号 指令
1     20    第一行声明
2     1     指定运行电机(1至5指令码)

斜线运动18:此指令可控制任意两个电机同时移动.运动距离及方向由各自指令指定,两个电机的合成速度以第一个电机指令为准。斜线倾斜角度以两轴各自直线运动距离合成.此功能可看作电子齿轮,使两个电机按比例运动.
直线两联动必须使用三个指令行,如
行号 指令
1     18   第一行声明
2     1    第一个电机(1至5指令码,并指定两个电机的合成速度)
3     2    第二个电机(1至5指令码)

圆弧运动19:此指令可控制任意两个电机画出1/4圆弧.运动距离及方向由各自指令指定,两个电机的合成速度以第一个电机指令为准。
此指令以圆心坐标为0。使用五个指令行。执行完毕自动取消该功能。
行号 指令
1    19   第一行声明
2    1    第一个电机(1至5指令码,运动距离,方向并指定两个电机的合成速度)
3    2    第二个电机(1至5指令码 运动距离,方向)
4    1    第一个电机 
5    2    第二个电机
第 2,3 行程序为圆弧起始坐标(当前机械所在位置),第 4,5 行程序为圆弧终点坐标。
速度由第一个起点行(2)指定。运动方向由两个起点行分别指定(2,3)。终点行方向及速度不用理会。
圆弧以圆心为起点(0),两轴的半径为终点构成自己的直角坐标系。
首先测量出圆弧半径,再测量出两轴各自现在位置与相距圆心的直线距离作为起点.然后再测量出两轴各自沿直线运动后与圆心的距离作为终点.运动方向仍与机器原点有关.顺序为先水平,后垂直.
请参考以下两图。(本图以一个龙门架式机器为例,其他机器要通过实验为准)
图一:由左到右


图二: 由右到左

假设圆弧半径由圆点0到半径终点为500个脉冲或毫米.X为水平轴,Y为垂直轴, 由左到右画圆(图一)。
起始坐标 X , Y  终点坐标 X , Y
    +500, +0       0 ,500
    +0 ,-500        500,0
   -500, -0         0 ,500
    -0 ,+500        500,0

行号 指令 步数 运动方向 速度
1     19                      第一行声明
2     1   500     +     10000 X起点坐标
3     2    0      +     10000 Y起点坐标
4     1    0      +     10000 X终点坐标
5     2   500     +     10000 Y终点坐标
6     19
7     1    0      +     10000
8     2   500     -     10000
9     1   500     +     10000
10    2    0      +     10000
11    19
12    1   500     -     10000
13    2    0      -     10000
14    1    0      +     10000
15    2   500     +     10000
16    19
17    1    0      -     10000
18    2   500     +     10000
19    1   500     +     10000
20    2    0      +     10000

如果所画圆弧是1/4圆弧的某一部分只要输入起点与终点在直角坐标内的坐标数即可。

起始坐标 X , Y 终点坐标 X , Y
       100 400        400,250

行号 指令 步数 运动方向 速度
1    19                       第一行声明
2    1    100     -     10000 X起点坐标
3    2    400     -     10000 Y起点坐标
4    1    400     -     10000 X终点坐标
5    2    250     -     10000 Y终点坐标

定时指令28:
定时最小0.001秒最大999秒

程序流向指令
23.等待输入信号
24.立即转移到指定行号
25.输入信号有效立即转移到指定行号
26.周期循环
27.调用子程序
29.等待启动


周期循环指令26: 该指令可控制程序进行计数式循环。该指令需指定起点行号和终点行号。
行号 指令
2    26 次数100,起始3,终点4 ;指定循环体在第3到第4行,并从第3到4行执行100次
3    1    800  +   10000
4    1    800  -   10000
5    2
6    3
循环体必须紧跟在循环指令下面。当计数完毕后继续往下运行程序。当循环体内有转移命令时,转移位置不能超越循环体范围。循环套循环不能多于四层。

等待输入信号23:该指令可使控制器从指定的输入端口(1-13)等待信号,直到信号有效才继续往下执行程序。(外来信号必须在下一次检测前自动撤消)

立即转移到指定行号24:该指令可使程序跳转到指定行号执行。但如果在循环体内则不能跳出循环体的范围。
行号 指令
2     1
3     2
4     3
5     24 ,2 指令马上转移到第2行执行


输入信号有效立即转移到指定行号25:该指令可用来判断指定输入端口(1-13)状况,根据信号调整程序的顺序。表达为如果当前信号有效则转移到某个指定行号执行,无效则按原来顺序执行。
行号 指令
2     1
3     2
4     3
5     25 ,2 如果检测有效指令马上转移到第2行执行否则继续执行6行
6     1
7     2

调用子程序27:当程序中多次出现一些功能相同的程序段时,可以将这些相同的程序归一,写在较后的行号上,当需要时可使用27指令调用。该指令需要指定子程序的起点行和终点行
行号 指令
2    27 100 ,101 指定子程序位置在100到101行并立即调用
3    1
4    27 100 ,101 再次调用100到101行


99   24 2 主程序到此结束跳转回第二行
100  1 800 + 10000
101  1 800 - 10000
当子程序执行完毕后继续按原来的顺序往下执行。在子程序与主程序结尾之间必须有一转移命令分隔,避免主程序继续执行下去。如99行一样。

等待启动29:该指令命令控制器等待启动信号。

故障检测30:该指一般放在程序第一行。启动后只要外部有故障信号产生,控制器立即停止运作,直到重新复位。用户可将所有故障信号并联到故障信号输入点上。该信号主要用于防止电机失步,步长错误等引起的越界及其它外部故障。

冲孔机例程
X 为列
Y 为行
输出口3控制冲头
第7 ,15, 24 行设定冲孔次数, 第6 行设定行数
第10,18,27 行设定行X步数, 第14, 22设定Y步数
本程序适用于行数>2 列孔数>2
当行数为双数行时Y会走多一个空程
行号 指令  参数            说明
1     10                   X回位
2     11                   Y回位
3     29                   等待启动
4     1  +移动步数         X移动到第一点位(可不要)
5     2  +移动步数         Y移动到第一点位(可不要)
6     26  次数XX 起7 终 22 设定Y横向移动次数,总行数/2=移动次数
7     26  次数XX 起8 终 10 设定X纵向移动次数(向前),列冲孔总数-1=移动次数
8     21                   开启冲头
9     27  91 94            调用检测冲头程序
10    1  +移动步数         X正向移动步数
11    21                   开启冲头
12    21  91 94            冲最后一下
13    22                   关启冲头
14    2  +移动步数         Y移动一行
15    26 次数XX 起16 终18  设定X纵向移动次数(向后),列冲孔总数-1=移动次数
16    21                   开启冲头
17    27  91 94            调用检测冲头程序
18    1  -移动步数          X反向移动步数
19    21                    开启冲头
20    27 91 94              冲最后一下
21    22                    关启冲头
22    2  +移动步数          Y移动一行
23    24   1                总行数为双数的到此结束,行数为单数的不要此行继续向下执行
24    26 次数XX 起25 终 27  设定X纵向移动次数(向前),列冲孔总数-1=移动次数
25    21                    开启冲头
26    27  91 94             调用检测冲头程序
27    1   +移动步数         X正向移动步数
28    21                    开启冲头
29    27  91 94             冲最后一下
30    22                    关启冲头
31    24  1                 全部完成转1行
91    25  93                等待冲头下落
92    24  91
93    25  93                等待冲头上升
94    22                    当冲头速度快于X移动速度时关闭冲头,否则不要此行

移印机
输入: 复位(启动)  
输入4: 自动  
输入5:单色(1)/双色(0)
输入6:手动
输入8:前点动
输入9:后点动
输入10:刮油
x=m1 y=m2 z=m3
向原点方向为- 离开为+
停止按复位

行号    指令      解释
1        30      启动故障检测      
2        29      等待启动
3        10      M1复位
4        11      m2复位
5        12      m3复位
6      25,4,12  检查是否按了自动有转移12
7      25,6,17  检查是否按了手动有转移17
8      25,9,22  检查是否按了前点动有转移22
9      25,8,24  检查是否按了后点动有转移24
10     25,10,26  检查是否按了刮油有转移26
11      24,6    检测为无键转移到6
------------自动-----------------------------
12     25,5,15  检测单色(1)/双色(0),=0转双色
13     27,40,49  调用单色子程序
14       24,12  转12
15     27,40,54  调用双色子程序
16       24,14  转14
--------------手动---------------------------
17     25,5,20  检测单色(1)/双色(0),=0转双色
18     27,40,49  调用单色子程序
19       24,2   转2
20     27,40,54  调用双色子程序
21       24,2   转2
--------------前点动--------------------------
22    27,47,49   调用37到39行
23    24,22
--------------后点动--------------------------
24    27,40,44 调用30到34行
25    24,24
--------------刮油----------------------------
26    27,60,60  调用m1+向后运动参数
27    28        定时
28    27,61,61   调用m1-向前运动参数
29    28         定时
30    24,26


--------------------------------------------------
40    27, 60,60  调用m1+向后运动参数          自动双色
41       28      定时        
42    27, 64,64  调用m2+(后)下降参数
43       28      定时
44    27,65,65   调用m2-(后)上升参数
45    27,61,61   调用m1-向前运动参数
46       28      定时
47    27,62,62   调用m2+(前)下降参数
48       28      定时
49    27,63,63   调用m2-(前)上升参数
-------------------------------------------
50    27,66,66   调用m3+向右运动参数
51    27,63,63   调用m2+(前)下降参数
52       28      定时
53    27,63,63   调用m2-(前)上升参数
54    27,67,67   调用m3-向左运动参数

      方向, 步数mm, 速度
60   1  +                  m1+向后运动参数
61   1  -                  m1-向前运动参数
62   2  +                  m2+(前)下降参数
63   2  -                  m2-(前)上升参数
64   2  +                  m2+(后)下降参数
65   2  -                  m2-(后)上升参数
66   3  +                  m3+向右运动参数
67   3  -                  m3-向左运动参数
1061
snomom
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[此贴子已经被作者于2008-1-11 7:49:45编辑过]
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