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今天，正運(yùn)動(dòng)小助手給大家分享一下6軸步進(jìn)光柵尺全閉環(huán)的EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器之ZMC432CL-V2的硬件接口與功能。
一、ZMC432CL-V2產(chǎn)品簡(jiǎn)介
ZMC432CL-V2高性能多軸運(yùn)動(dòng)控制器是一款兼容EtherCAT總線和脈沖型的獨(dú)立式運(yùn)動(dòng)控制器，具備高速實(shí)時(shí)反饋功能，支持脈沖全閉環(huán)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高響應(yīng)速度的運(yùn)動(dòng)控制。高精度定位，有效消除機(jī)械傳動(dòng)誤差，滿足高精密加工場(chǎng)景應(yīng)用要求。
1.ZMC432CL-V2硬件功能
（1）豐富的運(yùn)動(dòng)控制功能：支持直線、圓弧、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)等。
（2）硬件接口豐富：支持脈沖軸（帶編碼器反饋）和EtherCAT總線軸，具備24路輸入和12路輸出的通用IO，部分為高速IO，2路模擬量輸出(DA)。
（3）EtherCAT刷新周期最快達(dá)250us，滿足高速通信需求。
（4）支持4通道硬件比較輸出、硬件定時(shí)器、運(yùn)動(dòng)中精準(zhǔn)輸出，適用于多通道視覺飛拍等場(chǎng)合。
（5）支持掉電檢測(cè)、掉電存儲(chǔ)，多種程序加密方式，能夠有效防止系統(tǒng)故障，保護(hù)項(xiàng)目工程文件數(shù)據(jù)，并提高系統(tǒng)的可靠性。
（6）通過純國(guó)產(chǎn)IDE開發(fā)環(huán)境RTSys進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，可實(shí)時(shí)仿真、在線跟蹤以及診斷與調(diào)試，簡(jiǎn)便易用，支持多種高級(jí)上位機(jī)語言聯(lián)合編程進(jìn)行二次開發(fā)。
更多關(guān)于ZMC432CL-V2詳情介紹點(diǎn)擊→步進(jìn)控制的光柵尺全閉環(huán)解決方案：32軸EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制器ZMC432CL-V2。
二、硬件接口
三、硬件接線
1.數(shù)字量輸入口IN接線
輸入口通用接線圖
輸入口單端編碼器接線圖
2.數(shù)字量輸出口接線
輸出口通用接線圖
輸出口單端脈沖軸接線圖
四、脈沖全閉環(huán)應(yīng)用
1.使用現(xiàn)成的API開發(fā)
2.步進(jìn)電機(jī)的外置光柵尺全閉環(huán)解決方案
①ZMC4系列高效的網(wǎng)口讀寫，PCIe/PCI系列卡可共享內(nèi)存接口（共享內(nèi)存的批量讀寫3-5us）
②內(nèi)置反向間隙補(bǔ)償，雙向螺距補(bǔ)償，2D平面補(bǔ)償?shù)?/p>
③可以同時(shí)支持脈沖軸和EtherCAT軸運(yùn)動(dòng)混合使用
④開放的PT/PVT接口客戶可自定義加減速算法的二次編程
3.脈沖全閉環(huán)接線
全閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，發(fā)送到步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)負(fù)責(zé)接收來自光柵尺的反饋信號(hào)，并與預(yù)設(shè)的目標(biāo)值進(jìn)行比較。
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收來自控制器的控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為角位移去驅(qū)動(dòng)電機(jī)。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器能夠精確控制電機(jī)的步進(jìn)角度和速度，從而實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制。
光柵尺用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物體的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在脈沖全閉環(huán)系統(tǒng)中，光柵尺通常被安裝在電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件上，以測(cè)量其實(shí)際位置。
脈沖全閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，具備外部光柵尺的全閉環(huán)位置反饋，實(shí)時(shí)糾正平臺(tái)機(jī)械傳動(dòng)誤差，通過實(shí)時(shí)反饋，確保步進(jìn)系統(tǒng)的高精度閉環(huán)與加工精度。
ZMC432CL-V2控制器脈沖軸Axis0~Axis5都可以支持脈沖發(fā)送DPOS與編碼器反饋MPOS，也可以通過參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)脈沖發(fā)送與編碼器反饋的實(shí)時(shí)全閉環(huán)。
五、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接口接線
1.ZMC432CL-V2與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接線(差分接法)
2.ZMC432CL-V2與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接線(單端共陽極接法)
六、光柵尺的接口接線
1.ZMC432CL-V2與增量式光柵尺接線(差分接法)
2.ZMC432CL-V2與絕對(duì)值光柵尺接線
七、脈沖全閉環(huán)測(cè)試代碼
測(cè)試程序如下：
'/************************************************************
'任務(wù)編號(hào)： 無
'函數(shù)功能： 系統(tǒng)初始化
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： 無
'*************************************************************/
GLOBAL SUB SysInit()
'測(cè)試固件信息
'?"測(cè)試固件信息： ver 24.8.28 : "version_build, "SERVO_PERIOD: "SERVO_PERIOD
'軸分配
GLOBAL CONST TestAxisId=5
'線程分配
GLOBAL CONST IntCycleTask=1
GLOBAL CONST OtherTask=2
'其他變量
GLOBAL gvCLStstus,gv_HandMode
GLOBAL gv_P,gv_I,gv_D
GLOBAL gv_VF,gv_AF,gv_OV
'軸初始化參數(shù)
GLOBAL gv_Speed,gv_Accel,gv_Decel
GLOBAL gv_Sramp,gv_Inch
GLOBAL gv_Units
GLOBAL gv_mpos,gv_input
GLOBAL VpMode
'*********************軸參數(shù)初始化*********************
gv_Units=100
gv_mpos =4000
gv_input=-20043
gvCLStstus=0
gv_Speed=10
gv_Accel=100
gv_Decel=100
gv_Sramp=0
gv_Inch=1
gv_HandMode=0
VpMode=0
'**********************系統(tǒng)初始化**********************
RAPIDSTOP(2) '停止所有軸
WAIT IDLE
DELAY(100)
DATUM(0) '清除軸報(bào)警
WAIT IDLE
'**********************軸參數(shù)初始化*********************
BASE(TestAxisId)
'關(guān)閉閉環(huán)功能
SERVO=OFF
ENCODER_SERVO=OFF
'關(guān)閉閉環(huán)功能后要遠(yuǎn)程ATYPE從0到4的切換
ATYPE = 0
DELAY(100)
ATYPE = 4
'軸坐標(biāo)清零
DPOS=0
MPOS=0
'更新軸參數(shù)
UpDataAxisPara()
'更新PID參數(shù)
UpDatePid(0)
ENDSUB
'/************************************************************
'任務(wù)編號(hào)： 無
'函數(shù)功能： Hmi掃描函數(shù)
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： 無
'*************************************************************/
GLOBAL SUB SysScan()
'更新閉環(huán)狀態(tài)
IF SERVO(TestAxisId) = ON AND ENCODER_SERVO(TestAxisId)=ON THEN
gvCLStstus=1
ELSE
gvCLStstus=0
ENDIF
ENDSUB
'/************************************************************
'任務(wù)編號(hào)： 無
'函數(shù)功能： 軸參數(shù)設(shè)置
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： 無
'*************************************************************/
GLOBAL SUB UpDataAxisPara()
BASE(TestAxisId)
UNITS = gv_Units
ENCODER_RATIO (gv_mpos,gv_input)
VP_MODE = VpMode
SPEED = gv_Speed '更新軸速度
ACCEL = gv_Accel '更新軸加速度
DECEL = gv_DEcel '更新軸減速度
SRAMP = gv_Sramp '設(shè)置S曲線時(shí)間
MERGE = ON '打開連續(xù)插補(bǔ)功能
FS_LIMIT = 10000 '正向軟限位
RS_LIMIT = -10000 '負(fù)向軟限位
FE_LIMIT= 500 '設(shè)置最大隨動(dòng)誤差
FE_RANGE = 500 '報(bào)警時(shí)隨動(dòng)誤差
ENDSUB
'更新閉環(huán)狀態(tài)
'/************************************************************
'任務(wù)編號(hào)： 無
'函數(shù)功能： Pid參數(shù)更新
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： VR(0-10)
'*************************************************************/
GLOBAL SUB UpDatePid(Dir)
IF Dir=0 THEN
IF VR(0)=1314 THEN
gv_P = VR(1) 'P:比例增益
gv_I = VR(2) 'I:積分增益
gv_D = VR(3) 'D:微分增益
gv_VF =VR(4) '速度反饋的前饋增益
gv_AF =VR(5) '加速度反饋的前饋增益
gv_OV =VR(6)
ELSE
gv_P = 100 'P:比例增益
gv_I = 50 'I:積分增益
gv_D = 50 'D:微分增益
gv_VF = 1000 '速度反饋的前饋增益
gv_AF = 2000 '加速度反饋的前饋增益
gv_OV = 0
'數(shù)據(jù)更新到VR
TABLE(1,gv_P,gv_I,gv_D,gv_VF,gv_AF,gv_OV)
Local lv_i
VR(0)=1314
FOR lv_i=1 to 6
VR(lv_i) = TABLE(lv_i)
NEXT
ENDIF
ELSE
VR(0)=0
VR(1) = gv_P 'P:比例增益
VR(2) = gv_I 'I:積分增益
VR(3) = gv_D 'D:微分增益
VR(4) = gv_VF '速度反饋的前饋增益
VR(5) = gv_AF '加速度反饋的前饋增益
VR(6) = gv_OV
VR(0) = 1314
TRACE "PID參數(shù)保存成功"
ENDIF
ENDSUB
'/************************************************************'
任務(wù)編號(hào)： 無
'函數(shù)功能： 全閉環(huán)功能切換
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： 無
'*************************************************************/
GLOBAL SUB ClosedLoop(Mode)
IF Mode=0 THEN
IF gvCLStstus= 0 THEN
'配置脈沖軸TestAxisId為全閉環(huán)的功能
'配置PID參數(shù)
BASE(TestAxisId)
P_Gain = gv_P 'P:比例增益
I_GAIN = gv_I 'I:積分增益
D_GAIN = gv_D 'D:微分增益
VFF_GAIN = gv_VF '速度反饋的前饋增益
AFF_GAIN = gv_AF '加速度反饋的前饋增益
OV_GAIN = gv_OV '速度增益
'打開閉環(huán)功能
AXIS_ENABLE=1
ENCODER_SERVO = ON '0-不開啟(缺省). 1-開啟閉環(huán)功能
'重要，打開servo之前打開encoder_servo后
'要完成一次atype由0變?yōu)?的切換，否則會(huì)報(bào)axis:0 config not support Servo.
'無法打開閉環(huán)控制，原因未知
ATYPE = 0
DELAY(20)
ATYPE = 4 '脈沖輸出+正交編碼反饋
SERVO = ON '0-不開啟(缺省). 1-開啟閉環(huán)功能
DELAY(20)
IF SERVO = ON THEN
?"閉環(huán)參數(shù)配置完成，閉環(huán)控制已打開,使用move指令移動(dòng)，并在示波器中監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。"
ELSE
?"閉環(huán)參數(shù)配置完成，閉環(huán)控制打開失敗，請(qǐng)檢查軸配置。"
ENDIF
ELSE
BASE(TestAxisId)
SERVO = OFF
ENCODER_SERVO = OFF
'關(guān)閉ENCODER_SERVO后需要完成一次 ATYPE從0到4的切換，保證閉環(huán)功能完全關(guān)閉
ATYPE = 0
DELAY(100)
ATYPE = 4
?"已關(guān)閉閉環(huán)控制開關(guān)（switch），使用開環(huán)移動(dòng)"
ENDIF
ELSEIF gvCLStstus=1 THEN
'配置脈沖軸TestAxisId為全閉環(huán)的功能
BASE(TestAxisId)
P_Gain = gv_P 'P:比例增益
I_GAIN = gv_I 'I:積分增益
D_GAIN = gv_D 'D:微分增益
VFF_GAIN = gv_VF '速度反饋的前饋增益
AFF_GAIN = gv_AF '加速度反饋的前饋增益
OV_GAIN = gv_OV '速度增益
?"PID參數(shù)已更新 "
ENDIF
ENDSUB
測(cè)試結(jié)果：
本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)步進(jìn)的光柵尺全閉環(huán)EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制器ZMC432CL-V2（一）：硬件接口介紹，就分享到這里。
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正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國(guó)內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國(guó)內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等。
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