雷泰%20SMC6400四轴运动控制器硬件手册

SMC6400 独立式四轴运动控制器 硬 件 使 用 手 册 V e r s i o n 1 . 0 版权所有 不得翻印 ©Copyright 2007 Leadtech Technology Co.,Ltd. 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技术指标..................................................................................................................................................................... 2 1.4 应用举例..................................................................................................................................................................... 3 1.5 用户控制系统开发流程 .............................................................................................................................................. 3 1.6 订货型号说明 ............................................................................................................................................................. 4 第二章 安 装.................................................................................................................................................................. 5 2.1安装内容和步骤 .......................................................................................................................................................... 5 2.2控制板接口信号与连接............................................................................................................................................... 5 2.2.1 控制板插座分布图............................................................................................................................................... 5 2.2.2控制板插座引脚定义............................................................................................................................................ 6 2.3驱动板接口信号与连接............................................................................................................................................... 8 2.3.1 驱动板插座分布图............................................................................................................................................... 8 2.3.2 驱动板插座引脚分配说明 ................................................................................................................................... 9 2.4 硬件和 I/O信号连接 ............................................................................................................................................... 11 2.4.1编码器反馈信号 EA、EB和 EZ ......................................................................................................................... 11 2.4.2位置锁存输入信号 LTC..................................................................................................................................... 12 2.4.3手轮控制输入信号 PA PB................................................................................................................................... 12 2.4.4脉冲信号和方向信号输出 .................................................................................................................................. 13 2.4.5原点开关信号 ORG ............................................................................................................................................ 14 2.4.6减速刹车信号 SD ............................................................................................................................................... 14 2.4.7限位信号 EL± ..................................................................................................................................................... 15 2.4.8位置到位信号 INP.............................................................................................................................................. 16 2.4.9伺服报警信号 ALM............................................................................................................................................. 16 2.4.10位置改变信号 PCS ........................................................................................................................................... 17 2.4.11通用数字输入口信号 INPUT ............................................................................................................................ 17 2.4.12紧急停止输入信号 EMG .................................................................................................................................. 18 2.4.13伺服误差清除信号 ERC ................................................................................................................................... 18 2.4.14伺服使能信号 SEVON....................................................................................................................................... 18 2.4.15通用数字输出口信号 OUT[1~16]..................................................................................................................... 19 2.4.16通用数字输出口信号 OUT[17~24]................................................................................................................... 20 第三章 控制器工作原理和功能介绍 ............................................................................................................................... 21 3.1 运动控制模式 ........................................................................................................................................................... 21 3.1.1 脉冲输出模式 ......................................................................................................................错误！未定义书签。 3.1.2 定长运行模式 .................................................................................................................................................... 21 3.1.3 连续运行模式 .................................................................................................................................................... 22 3.1.4 梯形速度运行模式............................................................................................................................................. 22 3.1.5 S曲线运行模式 .................................................................................................................................................. 23 3.1.6 插补模式............................................................................................................................................................ 23 3.1.7 回原点运行模式 ................................................................................................................................................ 24 3.1.8 用户手动脉冲模式............................................................................................................................................. 24 3.2 伺服和步进接口........................................................................................................................................................ 25 3.2.1 INP...................................................................................................................................................................... 25 3.2.2 ALM .................................................................................................................................................................... 25 3.2.3 SEVON................................................................................................................................................................ 25 3.2.4 ERC..................................................................................................................................................................... 25 3.3 限位和 I/O状态 ........................................................................................................................................................ 25 3.4 编码器计数和反馈.................................................................................................................................................... 26 3.4.1 正交脉冲信号输入模式..................................................................................................................................... 26 3.4.2 双脉冲输入........................................................................................................................................................ 26 第四章 电机驱动接线举例............................................................................................................................................... 27 4.1 步进驱动连接 ........................................................................................................................................................... 27 4.1.1 SMC6400控制器与步进驱动的连接 .................................................................................................................. 27 4.1.2 SMC6400控制器与步进驱动的连接 .................................................................................................................. 27 4.2 伺服驱动连接 ........................................................................................................................................................... 28 第五章 疑难解决................................................................................................................................................................ 29 SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 1 第一章 概 述 1.1 产品简介 SMC6400控制器是基于 ARM平台的高性能运动控制产品，可控制多达四个步进或伺服电机。具有最高 9MHz脉冲频率、两/四轴线性插补、两轴圆弧插补、S曲线减振功能、编码器反馈、Z信号精密找零、在线 变速、USB或 U盘数据下载等功能。本产品配有Motion6000调试示范软件及函数库，可演示此运动控制器 功能，方便客户测试控制器以及电机驱动系统。系统框图见图 1-1，如下： 图 1-1 控制器系统框图 1.2 产品特点 四轴独立运动控制 两/四轴线性插补、两轴圆弧功能 连续插补功能 可编程加速时间和减速时间 每轴最大输出脉冲频率 9MHz 脉冲输出模式：双脉冲、脉冲/方向或正交脉冲 可编程 T/S加减速曲线 运动中可改变位置和速度 编码器或手轮输入脉冲模式：正交或双脉冲 四轴高速位置锁存输入 可编程中断源 外部信号改变位置 支持手轮功能 软件限位开关功能 USB或 U盘数据下载 RS232人机界面接口 数据缓存 32mb/64mb/128mb可选 MOTION6000调试软件 SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 2 1.3 技术指标 性能： □控制轴数: 四轴 □内部参考时钟: 19.6608MHZ □驱动输出脉冲 速度：1PPS~9MPPS 精度：±0.1% 位置脉冲设置范围：-134,217,728~+134,217,727 个脉冲(28位) □编码器输入 计数器计数范围：0~268,435,455或-134,217,728~+134,217,727（28位） 最大输入频率：4MHZ □高速位置锁存输入 最大触发频率：4MHZ □光隔离输入 最大输入频率：10KHZ □两/四轴线性插补 精度：±0.5LSB I/O信号： □通用输出口：一般 24路，SEVON不用时，可用作通用输出口。最多有 28个输出口 □通用数字输入口：一般 16路，通过软件设置不用的 INP、SD、PCS输入口可用作通用数字输入口，最 多有 28个输入口 □光隔离信号，可耐 2500Vrms电压 □命令脉冲输出脚：差分或单端 PUL和 DIR非隔离 □通用数字输出脚：OUT非隔离 □通用数字输入脚：INPUT光电隔离 □增量编码器信号输入脚：差分或单端 EA和 EB（X1,X2,X4, 双脉冲）非隔离 □编码器索引信号输入脚：差分或单端 EZ非隔离 □高速位置锁存输入脚：差分或单端 LTC 非隔离 □位置改变信号输入脚：PCS 光电隔离 □机械限位/开关信号输入脚：EL+/-、SD、ORG光电隔离 □伺服电机接口脚：INP、ALM光电隔离；ERC、SEVON非隔离 □手动脉冲输入脚：PA和 PB（X1,X2,X4, 双脉冲）非隔离 通用指标： □工作温度：0℃~50℃ □贮存温度：-20℃~80℃ □湿度：5~95%,非结露 □电源功能： 电源(输入):+5VDC±5%,最大 1.1A 外部隔离电源(输入):+12~24VDC±5%,最大 500mA 外部输出电源(输入):5~36 VDC±5%,最大 1.2A □尺寸：180mm(L)´110mm(W) ´25 mm(H) SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 3 1.4 应用举例 □ 高速高精度 X-Y-Z台控制 □ PC平台加工中心 □ 点胶机 □ 数控冲 □ 具有 4轴的机械控制 □ 半导体和测试设备 □ 其它步进/脉冲伺服电机应用 1.5 用户控制系统开发流程 图 1-2 用户开发流程图 SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 4 1.6 订货型号说明 控制器：SMC6400-32/64/128 配套附件： 人机界面文本显示器一个。 文本显示器电缆一根。 USB电缆一根。 轴控制信号接头 DB15公头 4套。 电源及紧急停止接头 2ESDV 4个。 可选配件： 通用输入/输出接口 IDC20扁平电缆二根。 手轮接口 IDC10扁平电缆一根。 编码器接口 IDC10扁平电缆四根。 通用输出接口 IDC10扁平电缆一根。 SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 5 第二章 安 装 2.1安装内容和步骤 控制器硬件安装步骤如下： (1) 完全放掉身上的静电并关掉电机和控制的所有电源。 (2) 拆开 SMC6400包装盒，检查串口线，信号接头，USB通讯线是否齐全。 (3) 按照硬件手册的说明做好脉冲轴信号的接线，原点，限位以及 IO口信号的接线。 (4) 如果需要使用到文本显示器或触摸屏，请先用串口通讯线将控制器连接到 PC的 com口；如果需要使用到 USB通讯，请先 USB线将控制器连接到 PC的 USB口。 (5) 准备并测试主控制板所需要的+5V电源，IO口所需要的 12-24V电源。将控制器上电，控制板的指示灯将 点亮。 (6) 使用文本显示器或是MOTION6000软件进行相关的测试操作。 2.2控制板接口信号与连接 2.2.1 控制板插座分布图 RS232接口 U盘接口 USB接口 手轮接口 5V电源接口 EL 模式开关 U 轴编码器接口 Z轴编码器接口 Y轴编码器接口 X 轴编码器接口 1.8 灯 3.3 灯U盘灯 USB灯 JP3:OUT[24:17]上电初 始电平选择跳线座 短路:输出低电平 开路:输出高电平 JP1/JP2 保 留系统用 +5V GND 图 2-1 控制板分布插座图 SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 6 注意： 串口采用的通用的串口母口；USB接口采用的 B型小口。 编码器接口与手轮接口的引脚顺序如下： 图 2-2 编码器与手轮接口插座引脚定义 2.2.2控制板插座引脚定义 X1 输入 5V电源插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 VCC I 输入 5V电源 2 GND 输入 5V电源地 X2 RS232 DB9插座引脚分配表 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 6 2 TX O 发送 7 3 RX I 接收 8 4 9 5 GND 控制板 5V电源地 X5 手轮 IDC10插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 PEx I 第一轴手轮选择端低有效 6 VCC O 控制板 5V电源 2 PEy I 第二轴手轮选择端低有效 7 GND 控制板 5V电源地 3 PEz I 第三轴手轮选择端低有效 8 GND 控制板 5V电源地 4 PEu I 第四轴手轮选择端低有效 9 PA I 手轮 A相信号 5 VCC O 控制板 5V电源 10 PB I 手轮 B相信号 X6 X轴编码器 IDC10插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 LTC1- I 第一轴锁存输入信号(-) 6 EA1+ I 第一轴编码器 A相(+) 2 VCC O 控制板 5V电源 7 EB1- I 第一轴编码器 B相(-) 3 GND 控制板 5V电源地 8 EB1+ I 第一轴编码器 B相(+) 4 LTC1+ I 第一轴锁存输入信号(+) 9 EZ1- I 第一轴编码器 Z相(-) 5 EA1- I 第一轴编码器 A相(-) 10 EZ1+ I 第一轴编码器 Z相(+) X7 Y轴编码器 IDC10插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 LTC2- I 第二轴锁存输入信号(-) 6 EA2+ I 第二轴编码器 A相(+) 2 VCC O 控制板 5V电源 7 EB2- I 第二轴编码器 B相(-) 3 GND 控制板 5V电源地 8 EB2+ I 第二轴编码器 B相(+) 4 LTC2+ I 第二轴锁存输入信号(+) 9 EZ2- I 第二轴编码器 Z相(-) 5 EA2- I 第二轴编码器 A相(-) 10 EZ2+ I 第二轴编码器 Z相(+) X8 Z轴编码器 IDC10插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 7 1 LTC3- I 第三轴锁存输入信号(-) 6 EA3+ I 第三轴编码器 A相(+) 2 VCC O 控制板 5V电源 7 EB3- I 第三轴编码器 B相(-) 3 GND 控制板 5V电源地 8 EB3+ I 第三轴编码器 B相(+) 4 LTC3+ I 第三轴锁存输入信号(+) 9 EZ3- I 第三轴编码器 Z相(-) 5 EA3- I 第三轴编码器 A相(-) 10 EZ3+ I 第三轴编码器 Z相(+) X9 U轴编码器 IDC10插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 LTC4- I 第四轴锁存输入信号(-) 6 EA4+ I 第四轴编码器 A相(+) 2 VCC O 控制板 5V电源 7 EB4- I 第四轴编码器 B相(-) 3 GND 控制板 5V电源地 8 EB4+ I 第四轴编码器 B相(+) 4 LTC4+ I 第四轴锁存输入信号(+) 9 EZ4- I 第四轴编码器 Z相(-) 5 EA4- I 第四轴编码器 A相(-) 10 EZ4+ I 第四轴编码器 Z相(+) SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 8 2.3驱动板接口信号与连接 2.3.1 驱动板插座分布图 X3紧急停止插座 X1 24V插座 X2 36V插座 X10 OUT[24:17]插座 H1 5V指示灯 X6 Z轴控制信号插座X7 U轴控制信号插座 X5 Y轴控制信号插座X4 X轴控制信号插座 X9 ZU轴通用输入/输出信号插座 X8 XY轴通用输入/输出信号插座 + + - - 图 2-6 图 2-3驱动板插座分布图 注意： X10、X8/X9插座的引脚顺序如下： X10 X8/X9 图 2-4 X10插座引脚定义 图 2-5 X8/X9插座引脚定义 各轴控制信号插座的引脚顺序如下： 图 2-6 X4/X5/X6/X7插座引脚定义 SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 9 2.3.2 驱动板插座引脚分配说明 X1 12V~24V输入口电源插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 VDD I 12V~24V输入口电源 2 EGND 12V~24V输入口电源地 X2 5V~36V输出口电源插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 COM I 5V~36V输出口电源 2 GND 5V~36V输出口电源地 X3 紧急停止信号插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 EMG I 紧急停止输入信号 2 EGND 12V~24V输入口电源地 X4 X轴控制信号 DB15插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 VCC O 控制板 5V电源 9 PUL1+ O 第一轴输出脉冲信号(+) 2 PUL1- O 第一轴输出脉冲信号(-) 10 DIR1+ O 第一轴输出方向信号(+) 3 DIR1- O 第一轴输出方向信号(-) 11 SEVON1 O* 第一轴伺服允许信号 4 ERC1 O 第一轴误差清除信号 12 INP1 I* 第一轴位置到信号 5 PCS1 I* 第一轴位置改变信号 13 ALM1 I 第一轴报警信号 6 ORG1 I 第一轴原点信号 14 SD1 I* 第一轴减速点信号 7 EL1- I 第一轴端点限位信号(-) 15 EL1+ I 第一轴端点限位信号(+) 8 EGND 12V~24V外部输入口电源地 X5 Y轴控制信号 DB15插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 VCC O 控制板 5V电源 9 PUL2+ O 第二轴输出脉冲信号(+) 2 PUL2- O 第二轴输出脉冲信号(-) 10 DIR2+ O 第二轴输出方向信号(+) 3 DIR2- O 第二轴输出方向信号(-) 11 SEVON2 O* 第二轴伺服允许信号 4 ERC2 O 第二轴误差清除信号 12 INP2 I* 第二轴位置到信号 5 PCS2 I* 第二轴位置改变信号 13 ALM2 I 第二轴报警信号 6 ORG2 I 第二轴原点信号 14 SD2 I* 第二轴减速点信号 7 EL2- I 第二轴端点限位信号(-) 15 EL2+ I 第二轴端点限位信号(+) 8 EGND 12V~24V外部输入口电源地 X6 Z轴控制信号 DB15插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 VCC O 控制板 5V电源 9 PUL3+ O 第三轴输出脉冲信号(+) 2 PUL3- O 第三轴输出脉冲信号(-) 10 DIR3+ O 第三轴输出方向信号(+) 3 DIR3- O 第三轴输出方向信号(-) 11 SEVON3 O* 第三轴伺服允许信号 4 ERC3 O 第三轴误差清除信号 12 INP3 I* 第三轴位置到信号 5 PCS3 I* 第三轴位置改变信号 13 ALM3 I 第三轴报警信号 6 ORG3 I 第三轴原点信号 14 SD3 I* 第三轴减速点信号 7 EL3- I 第三轴端点限位信号(-) 15 EL3+ I 第三轴端点限位信号(+) 8 EGND 12V~24V外部输入口电源地 X7 U轴控制信号 DB15插座引脚分配表： 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 VCC O 控制板 5V电源 9 PUL4+ O 第四轴输出脉冲信号(+) 2 PUL4- O 第四轴输出脉冲信号(-) 10 DIR4+ O 第四轴输出方向信号(+) 3 DIR4- O 第四轴输出方向信号(-) 11 SEVON4 O* 第四轴伺服允许信号 4 ERC4 O 第四轴误差清除信号 12 INP4 I* 第四轴位置到信号 SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 10 5 PCS4 I* 第四轴位置改变信号 13 ALM4 I 第四轴报警信号 6 ORG4 I 第四轴原点信号 14 SD4 I* 第四轴减速点信号 7 EL4- I 第四轴端点限位信号(-) 15 EL4+ I 第四轴端点限位信号(+) 8 EGND 12V~24V外部输入口电源地 注意：不做专用信号时可作通用输入/输出端用。 X8 XY轴通用输入/输出信号 IDC20插座引脚分配表： 注意：1脚的内部输出 5V电源是输入口电源经过稳压后的电源。 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 5V O 内部输出 5V电源 11 OUT1 O 通用输出信号 1 2 EXGND 12V~24V外部输入口电源地 12 OUT2 O 通用输出信号 2 3 INPUT8 I 通用输入信号 8 13 OUT3 O 通用输出信号 3 4 INPUT7 I 通用输入信号 7 14 OUT4 O 通用输出信号 4 5 INPUT6 I 通用输入信号 6 15 OUT5 O 通用输出信号 5 6 INPUT5 I 通用输入信号 5 16 OUT6 O 通用输出信号 6 7 INPUT4 I 通用输入信号 4 17 OUT7 O 通用输出信号 7 8 INPUT3 I 通用输入信号 3 18 OUT8 O 通用输出信号 8 9 INPUT2 I 通用输入信号 2 19 COM I 5V~36V输出口电源 10 INPUT1 I 通用输入信号 1 20 GND 5V~36V输出口电源地 X9 ZU轴通用输入/输出信号 IDC20插座引脚分配表： 注意：1脚的内部输出 5V电源是输入口经过稳压后的电源。 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 5V O 内部输出 5V电源 11 OUT16 O 通用输出信号 16 2 EXGND 12V~24V外部输入口电源地 12 OUT15 O 通用输出信号 15 3 INPUT9 I 通用输入信号 9 13 OUT14 O 通用输出信号 14 4 INPUT10 I 通用输入信号 10 14 OUT13 O 通用输出信号 13 5 INPUT11 I 通用输入信号 11 15 OUT12 O 通用输出信号 12 6 INPUT12 I 通用输入信号 12 16 OUT11 O 通用输出信号 11 7 INPUT13 I 通用输入信号 13 17 OUT10 O 通用输出信号 10 8 INPUT14 I 通用输入信号 14 18 OUT9 O 通用输出信号 9 9 INPUT15 I 通用输入信号 15 19 COM I 5V~36V输出口电源 10 INPUT16 I 通用输入信号 16 20 GND 5V~36V输出口电源地 X10 通用输入/输出信号 IDC10插座引脚分配表 序号 名称 I/O 说 明 序号 名称 I/O 说 明 1 OUT24 O 通用输出信号 24 6 OUT19 O 通用输出信号 19 2 OUT23 O 通用输出信号 23 7 OUT18 O 通用输出信号 18 3 OUT22 O 通用输出信号 22 8 OUT17 O 通用输出信号 17 4 OUT21 O 通用输出信号 21 9 GND 5V~36V输出口电源地 5 OUT20 O 通用输出信号 20 10 GND 5V~36V输出口电源地 注意：当用到驱动板的输入口时，一定要接 12V~24V输入口电源。 SMC6400硬件手册.版本 1.0 技术支持热线：0755-26434329 网址：http://www.szleadtech.com.cn 11 2.4硬件和 I/O信号 2.4.1编码器反馈信号 EA、EB和 EZ 编码器反馈信号包括 EA、EB和 EZ，每个轴都有三对差分的 A相、B相和 Z相信号，EA和 EB用来 进行位置计算，EZ用作原点索引信号。EA、EB、EZ信号输入原理图如下: 图 2-7 编码器差分输入电路图 注意：在编码器 EA+、EA-、EB+、EB-和 EZ+、EZ-之间的差分信号的电压差必须高于 3.5V或更多，您 必须考虑连接编码器或马达驱动电源的驱动能力，每对差分信号将被转化成 EA、EB、EZ的 TTL数字信号。 1.差分输入模式： 在此模式,输入信号的正端接 EA+/EB+/EZ+端 负端接 EA-/EB-/EZ-端。 注意：加在差分信号之间的电压须大于 3.5VA，而且需要将两个地连接。 2.单端输入模式 在此模式,输入信号接到差分输入的 EA+/EA+/EZ+端。EA-/EB-/EZ-端悬空。 信号名、针脚名和轴号对照表如下： X6针脚号 X