1、交流伺服电机与运动控制卡的接口实验交流伺服电机与运动控制卡的接口实验一、 实验目的1. 认知富士交流伺服电机及驱动器的硬件接口电路2. 认知MPC2810运动控制卡的硬件接口3. 掌握驱动器与MPC2810运动控制卡的硬件连接二、 实验器材MPC2810运动控制卡、富士交流伺服电机及驱动器，数控实验台II,若干导线，万用表三、 实验内容及步骤有关富士交流伺服电机及驱动器的详细信息参见富士AC 伺服系统FALDIC-W 系列用户手册，有关MPC2810运动控制卡的详细信息参见MPC2810运动控制器用户手册。一）、MPC2810运动控制器相关简介MPC2810运动控制器是乐创自动化技术有限公司自
2、主研发生产的基于PC的运动控制器，单张卡可控制4轴的步进电机或数字式伺服电机。通过多卡共用可支持多于4轴的运动控制系统的开发。MPC2810运动控制器以IBM-PC及其兼容机为主机，基于PCI总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元。它与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；运动控制器完成运动控制的所有细节（包括直线和圆弧插补、脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。MPC2810运动控制器配备了功能强大、内容丰富的Windows动态链
3、接库，可方便地开发出各种运动控制系统。对当前流行的编程开发工具，如Visual Basic6.0，Visual C+6.0提供了开发用Lib库及头文件和模块声名文件，可方便地链接动态链接库，其他32位 Windows开发工具如Delphi、C+Builder等也很容易使用MPC2810函数库。另外，支持标准Windows动态链接库调用的组态软件也可以使用MPC2810运动控制器。MPC2810运动控制器广泛适用于：激光加工设备；数控机床、加工中心、机器人等；X-Y-Z控制台；绘图仪、雕刻机、印刷机械；送料装置、云台；打标机、绕线机；医疗设备；包装机械、纺织机械、木工机械；装配生产线。项目 MP
4、C2810 主接口PCI（3.3、5V两用） 控制轴数 4 编码器输入（路） 2 编码器输入计数器两轴32bit符号数2147483647，A/B/Z相（2Mpps） 通用数字输入 DC24V 光电耦合18点通用数字输出 24点，最大500mA集电极开路专用输入 每轴4点（正限位、负限位、原点、减速），报警（共用） 脉冲输出最大频率 2MHz 脉冲输出最小频率0.2Hz 脉冲输出规格每轴梯形加减速、S形加减速、定制加减速脉冲输出方式 脉冲/方向输出（Pulse/DIR），或双脉冲输出（CW/CCW） 脉冲输出计数器 每轴32bit符号数2147483647 Z脉冲最小有效宽度0.5s 多卡共用
5、4卡共用变速 运动中变速度 安全措施 1、2轴可设置跟随误差极限（容许误差范围16777216） 提供看门狗定时器（定时范围160000毫秒）操作系统 WINDOWS 2000、WINDOWS XP 转接板引脚定义转接板引脚62芯电缆引脚名称 说明 D1 42 DCV5V 5V电源正，板卡输出（电流不超过500mA），与DCV24V共地，可悬空D2 21 DCV24V 24电源正，外部输入 D3 20 OGND 24电源地，外部输入D4 62 SD1 减速1 D5 41 EL1- 负限位1 D6 19 EL1+ 正限位1 D7 61 ORG1 原点1 D8 40 SD2 减速2 D9 18 E
6、L2- 负限位2 D10 60 EL2+ 正限位2 D11 39 ORG2 原点2 D12 17 SD3 减速3 D13 59 EL3- 负限位3 D14 38 EL3+ 正限位3 D15 16 ORG3 原点3 D16 58 SD4 减速4 D17 37 EL4- 负限位4 D18 15 EL4+ 正限位4 D19 57 ORG4 原点4 D20 36 ALM 报警D21 14 IN17 通用输入17 D22 56 IN18 通用输入18 D23 35 - - D24 13 -DIN1 编码器A1-（增减脉冲模式下脉冲1-） D25 55 +DIN1 编码器A1+（增减脉冲模式下脉冲1+）
7、D26 54 -DIN2 编码器B1-（增减脉冲模式下方向1-） D27 34 +DIN2 编码器B1+（增减脉冲模式下方向1+） D28 33 -DIN3 编码器Z1- D29 12 +DIN3 编码器Z1+ D30 11 -DIN4 编码器A2-（增减脉冲模式下脉冲2-） D31 53 +DIN4 编码器A2+（增减脉冲模式下脉冲2+） D32 52 -DIN5 编码器B2-（增减脉冲模式下方向2-） D33 32 +DIN5 编码器B2+（增减脉冲模式下方向2+） D34 31 -DIN6 编码器Z2- D35 10 +DIN6 编码器Z2+ D36 COM1_8吸收电路，接外部+24V
8、 D37 30 OUT1 通用输出1 D38 51 OUT2 通用输出2 D39 50 OUT3 通用输出3 D40 8 OUT4 通用输出4 D41 49 保留 D42 29 OUT5 通用输出5 D43 7 OUT6 通用输出6 D44 28 OUT7 通用输出7 D45 48 OUT8 通用输出8 D46 27 -DOUT1 1轴方向- D47 6 +DOUT1 1轴方向+ D48 5 -DOUT2 1轴脉冲- D49 47 +DOUT2 1轴脉冲+ D50 26 -DOUT3 2轴方向- D51 4 +DOUT3 2轴方向+ D52 46 -DOUT4 2轴脉冲- D53 25 +DO
9、UT4 2轴脉冲+ D54 45 -DOUT5 3轴方向- D55 3 +DOUT5 3轴方向+ D56 2 -DOUT6 3轴脉冲- D57 24 +DOUT6 3轴脉冲+ D58 44 -DOUT7 4轴方向- D59 23 +DOUT7 4轴方向+ D60 1 -DOUT8 4轴脉冲- D61 43 +DOUT8 4轴脉冲+ D62 22 保留 P62-02转接板CN5引脚定义引脚 说明 GND 24V地，必须由外部提供 DC24V +24V输入，必须由外部提供 表3-8 P62-02转接板ENC引脚定义ENC1引脚说明ENC2引脚说明A1+辅助编码器1 A+A2+辅助编码器2 A+A1
10、-辅助编码器1 A-A2-辅助编码器2 A-B1+辅助编码器1 B+B2+辅助编码器2 B+B1-辅助编码器1 B-B2-辅助编码器2 B-Z1+辅助编码器1 Z+Z2+辅助编码器2 Z+Z1-辅助编码器1 Z-Z2-辅助编码器2 Z-GND24V地，可不接GND24V地，可不接表3-9 P62-02转接板AXIS1、AXIS2引脚定义 AXIS1引脚说明 AXIS2引脚 说明 D1+ 1轴方向+ D2+ 2轴方向+ D1- 1轴方向- D2- 2轴方向- P1+ 1轴脉冲+ P2+ 2轴脉冲+ P1- 1轴脉冲- P2- 2轴脉冲- DC5V +5V输出 DC5V +5V输出 E1+ 1轴正
11、向限位 E2+ 2轴正向限位 E1- 1轴负向限位 E2- 2轴负向限位 ORG1 1轴原点输入 ORG2 2轴原点输入 SD1 1轴减速输入 SD2 2轴减速输入 表3-10 P62-02转接板AXIS3、AXIS4引脚定义 AXIS3引脚说明 AXIS4引脚 说明 D3+ 3轴方向+ D4+ 4轴方向+ D3- 3轴方向- D4- 4轴方向- P3+ 3轴脉冲+ P4+ 4轴脉冲+ P3- 3轴脉冲- P4- 4轴脉冲- DC5V +5V输出 DC5V +5V输出 E3+ 3轴正向限位 E4+ 4轴正向限位 E3- 3轴负向限位 E4- 4轴负向限位 ORG3 3轴原点输入 ORG4 4轴
12、原点输入 SD3 3轴减速输入 SD4 4轴减速输入 基于MPC2810运动控制器的典型运动控制系统由以下几部分组成： （1） MPC2810运动控制器、转接板及其连接电缆； （2） 具有PCI插槽的PC机或工控机，安装有Windows2000 / XP 操作系统（不同型号的控制器支持的操作系统可能不同）； （3） 步进电机或数字式伺服电机； （4） 电机驱动器； （5） 驱动器电源； （6） 直流开关电源，为转接板提供+24V电源。 控制信号输出连接方法MPC2810脉冲输出方式有两种：脉冲/方向模式和双脉冲模式。默认情况下，各控制轴按脉冲/方向模式输出。用户可以通过接口函数“set_out
13、mode”（参见编程手册），将某轴的输出设置为两者之一。编码器输入连接方法MPC2810提供两路辅助编码器接口给用户使用，接收A相、B相和Z相信号。另外，当使用控制器的编码器锁存功能时，控制器将编码器Z相输入口D28、D29（第1轴）和D34、D35（第二轴）用作两路编码器的锁存信号差分接收端，接线方法如图3-10所示。若编码器锁存信号为单端信号，其接线方法如图3-11所示。图中限流电阻R为220欧姆。在增减脉冲模式下，外部脉冲的脉冲信号与板卡对应轴的A相脉冲输入口相接，外部脉冲的方向信号与板卡对应轴的B相脉冲输入口相接。二）、富士伺服电机驱动器相关简介伺服系统驱动器端口定义及接线图1）有关控
14、制电源配线的注意事项记载在3-7 页中。2）无制动器电动机没有该端子。3）源输出入使用时，请将DC24v 电源以点线方式配线。噪音吸收用的二极管也请以点线方式配线。端子符号M5 不与端子符号M24 连接。脉冲方向控制方式的相关参数及端口定义实验步骤：1. 消化运动控制卡和伺服驱动器各端口、引脚定义，明确各种信号的功用。2. 明确速度信号的传递过程和途径。3. 画出运动控制卡、伺服驱动器、交流伺服电机的电气连接图，并作说明。4. 在实验台上进行组装连接。四、 实验注意事项请绝对不要给伺服电机侧的U、V、W 端子连接商用电源 (200V)。否则有可能发生火灾和故障。2请在伺服电机侧的U、V、W 端
15、子上接地线 (E)，接线时，请不要弄错U、V、W 端子的顺序。否则有可能发生火灾和故障。3请绝对不要对编码器用端子进行耐压、绝缘阻抗和蜂鸣器测试。以防编码器破损。对伺服电机侧的 U、V、W 端子进行耐压、绝缘阻抗和蜂鸣器测试时，请在切断与伺服放大器的连接后进行。4请不要接错编码器的端子的顺序。否则编码器和伺服放大器会破损。附 MPC2810控制器与松下MINAS A4系列驱动器接线方式实验思考题1 MPC2810运动控制器的主要性能特征有哪些？2 基于MPC2810运动控制器的典型运动控制系统由哪些部分组成？其主要应用领域？（1） MPC2810运动控制器、转接板及其连接电缆； （2） 具有P
16、CI插槽的PC机或工控机，安装有Windows2000 / XP 操作系统（不同型号的控制器支持的操作系统可能不同）； （3） 步进电机或数字式伺服电机； （4） 电机驱动器； （5） 驱动器电源； （6） 直流开关电源，为转接板提供+24V电源。 MPC2810运动控制器广泛适用于：激光加工设备；数控机床、加工中心、机器人等；X-Y-Z控制台；绘图仪、雕刻机、印刷机械；送料装置、云台；打标机、绕线机；医疗设备；包装机械、纺织机械、木工机械；装配生产线。3 MPC2810控制脉冲输出方式有哪几种，参阅相关资料：绘图说明控制波形类型，其接口函数的参数如何设置？标明对应输出引脚。脉冲/方向模式和双
17、脉冲模式。默认情况下，各控制轴按脉冲/方向模式输出。用户可以通过接口函数“set_outmode”（参见编程手册），将某轴的输出设置为两者之一。4 MPC2810控制卡编码器输入连接方法？绘图说明MPC2810提供两路辅助编码器接口给用户使用，接收A相、B相和Z相信号。另外，当使用控制器的编码器锁存功能时，控制器将编码器Z相输入口D28、D29（第1轴）和D34、D35（第二轴）用作两路编码器的锁存信号差分接收端，接线方法如图3-9所示。若编码器锁存信号为单端信号，其接线方法如图3-10所示。图中限流电阻R为220欧姆。 在增减脉冲模式下，外部脉冲的脉冲信号与板卡对应轴的A相脉冲输入口相接，外部脉冲的方向信号与板卡对应轴的B相脉冲输入口相接。5 实验中富士交流伺服电机驱动器的各端口的定义6 实验中富士交流伺服电机驱动器与MPC2810运动控制卡配合使用其硬件接口电路如何连接？画图说明。软件接口如何定义，参数如何设定。7 本实验是闭环控制，画图说明信号传递过程和途径。8 根据实验中连线，设计两个伺服轴的控制接口电路（含交流伺服电机）。9 自我体会总结实验所得。
