目 次

●什么是運動控制？

●什么是運動控制接口板？

●什么是電機驅動單元？

●什么是步進電機？

●什

么是伺服電機？

●什么是編碼器輸入？

●脈沖輸出信號/輸出格式

●多軸同步、接口板間多軸同步

●限位輸入

●報警編碼

●報警清除信號

●保持解除信號

●偏差計數清除信號

●PTP動作

●JOG動作

●ORG(原點復位) 移動

●恒速/直線加減速/S字形加減速

●插補控制

●幀記憶連續動作

●通用(控制信號)輸入輸出

什么是運動控制？

運動控制是指“控制移動”之意。其代表可以舉出利用各種電機進行位置控制等。電能附加給電機，使電機工作，轉換為動能。這項技術作為機床、機械手控制、半導體制造裝置、注塑成型機、數字家電檢查裝置等的核心，發揮著巨大的作用，在這一領域的設備投資近年來大幅增長。

輸送機的旋轉控制

多軸機械手的軸控制

旋轉平臺定位控制

XY工作臺定位控制

什么是運動控制接口板？

按照指定的脈沖個數和頻率，輸出脈沖序列的計算機接口板。可根據目的位置、速度、加減速率等動作參數，自動輸出控制脈沖。還具備定位控制需要的各種限位輸入功能。電機本體控制由電機驅動器進行。由運動控制接口板向電機驅動器輸出脈沖信號，控制電機。連接脈沖輸入型號的步進電機、伺服電機使用。

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什么是電機驅動單元？

這是用于驅動步進電機和伺服電機的控制單元。通過向驅動單元進行控制信號的設置/取得，進行電機控制。

●有關可與電機驅動單元接線的端子臺，請點擊這里

什么是步進電機？

這是可高精度定位的電機。與輸入脈沖同步，呈階梯狀地一點點旋轉一定角度。由于步進電機根據輸入脈沖準確旋轉，所以無需旋轉量檢測就能夠高精度定位。一般的分辨率是：1步(1個脈沖）= 1.8°、 0.72°、0.36°等。

特征

●可以開環高精度定位。

●啟動和停止的響應性優越。

●不累積停止時的角度誤差（一般步進電機的誤差為一般±0.05°，精度高)。

●即使處于停止狀態，也可獲得較大的自保持力。

●低速時可獲得大轉矩。

●電機的結構簡單，使維護工作變得簡單。

步進角

向電機驅動器輸入1個脈沖時步進電機轉動的角度。一般精度分為：1步(1個脈沖）= 1.8°、 0.72°、0.36°等。用脈沖個數指定旋轉量，用脈沖頻率指定轉速。

例如：步進角為0.72°時，使小車移動50mm所需要的脈沖個數是多少？

1.電機旋轉90°所需要的脈沖個數:90 ÷ 0.72 = 125

2.脈沖電機旋轉一周(360°）所需的脈沖個數:125×4=500個脈沖

3.假設旋轉1周小車移動10mm，則50mm÷10mm=5周

4.需要的移動脈沖個數: 500個脈沖×5周 = 2500個脈沖

轉速

步進電機的轉速準確地與脈沖信號的速度成正比。轉速和脈沖信號的速度關系可由下述公式求得。用脈沖個數指定旋轉量，用脈沖頻率指定轉速。

電機轉速(r/min) = 步進角(°）/360°×脈沖速度(頻率: Hz) × 60

100Hz Motor rotation velocity:LOW 2000Hz Motor rotation velocity:HIGH

例如：求步進角= 0.72°、脈沖速度=1000Hz 時的電機速度

電機轉速(r/min) = 0.72/360 × 1000 × 60 = 120(r/min)

失步

在步進電機運轉中，出現急劇的速度變化(加減速)或超過負載時，電機不能與脈沖同步旋轉，發生停止、錯誤的現象叫做“失步”。近年的步進電機已經采用了不會失步的機構。

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什么是伺服電機？

伺服電機分為交流伺服電機和直流伺服電機。主要在制造工廠使用（機床、產業機械手等)。伺服電機具備檢測轉角的編碼器，進行閉環高精度的定位。我公司的運動控制接口板支持脈沖輸入型號的伺服電機。

特征

●能夠產生較大的加減速轉矩，即使負荷或脈沖速度急劇變化，也不會產生失步現象，獲得高速響應。

●不僅可從低速到高速獲得平穩而圓滑的旋轉，運轉中噪音也小，靜音效果好。

●以小型化、輕量化實現高輸出功率。

什么是編碼器輸入？

公司的運動控制接口板產品配置了用于反饋控制的計數器功能。連接增量型(加法、減法動作）的編碼器，能夠實現高精度的反饋控制。反饋控制自身需要進行編程。輸入回路支持2相（A相/B相）以及單相（UP/DOWN)。可使用支持差動輸出、TTL電平輸出、集電極開路輸出的編碼器。

主要用途

●從伺服電機輸出脈沖→管理/控制位置信息

●步進電機的失步檢測

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脈沖輸出信號/輸出格式

我公司的運動控制接口板具有以下的輸出方式，支持脈沖序列輸入方式的電機驅動器。

2脈沖方式(獨立脈沖輸出）

這是輸出正方向用（CW)、負正方向用（CCW)2種獨立脈沖信號，進行控制的方式。CW(Clock Wise)表示順時針旋轉（右旋），CCW(Counter Clock Wise)表示反時針方向（左旋）。

公用脈沖方式(方向信號輸出：OUT(脈沖輸出）、 DIR(方向輸出）

使用1個控制移動量和速度的脈沖信號、決定旋轉方向的信號，進行控制。

OUT(提前脈沖輸出）、DIR(滯后脈沖輸出）方式

輸出OUT(提前脈沖輸出）信號和DIR(滯后脈沖輸出）信號。當DIR與OUT相位相差+90°時，朝正方向（順時針方向）動作（旋轉）。當DIR與OUT相位相差-90°時，朝負方向（反時針方向）動作（旋轉）。

多軸同步、接口板間多軸同步

我公司的運動控制接口板能夠對多個軸之間的同時開始/停止進行同步控制。此外，連接專用的同步控制線纜，最多可進行16塊（128個軸）的同步控制。使用8軸接口板時，還可以4軸為單位分組。

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限位輸入

這是檢測電機（小車)停止點、減速點、原點等的功能。能夠實現高精度的定位控制。

+LIM / -LIM (方向限位): + 為順時針方向，-為反時針方向

這是檢測界限位置的輸入信號。分別將+LIM和-LIM安裝在正負界限位置，在電機的轉向為CW(順時針方向）時和CCW(反時針方向）時，防止電機超過界限位置旋轉。小車一旦達到該位置，不管處于何種動作狀態，電機立即停止。

之后，只要限位還在起作用，即使向同一方向再發出動作指示(命令），電機也不會超過限位位置動作。向反方向下達動作指令，電機才可以開始再次移動(旋轉)。

+SD / -SD(方向減速): ＋為順時針方向，－為反時針方向。

SD是檢測電機高速旋轉中(加減速動作時)開始減速的位置的限位輸入。高速動作（移動)的小車在此位置開始減速，降到開始速度后停止。

ORG(原點限位)

這是檢測各動作的基準——原點——的開關輸入。可通過軟件設置邏輯方向。根據設置，當有信號輸入時停止。

報警編碼

在驅動單元發生報警信號的同時，還會送出報警編碼。報警編碼表示發生報警的原因。應用系統能夠接收這類報警編碼，因此通過將與各種報警編碼相當于的（應急）處置方法輸出到畫面上，操作人員可以迅速地進行（應急）處置。

報警清除信號

伺服電機和步進電機的驅動單元為了進行過負荷、過壓、過熱保護，有時會停止電機。此時，由驅動單元向接口板（應用）發出報警信號。一旦收到報警信號，也會停止同步設置的軸的動作。如果應用收到報警信號，需要切斷系統進行處置，解除報警信號。這時，將發出報警清除信號。

保持解除信號

在步進電機進行定位時，為了保持停止狀態。 利用保持解除信號。在接口板內部，當電機動作時（自動）斷開（不保持）保持信號，當電機停止時接通（保持）保持信號。

偏差計數清除信號

伺服電機的驅動單元內部具有偏差計數器，其作用是計數輸入脈沖和反饋脈沖的偏差。如果脈沖輸入驅動器，在計數器內累計脈沖個數（累積脈沖），電機一旦旋轉，反饋信號使計數器內累計的脈沖個數進行減法運算，為使累積的脈沖個數趨于0而進行定位控制。進行原點復位動作時，檢出原點立即使電機停止，因此偏差計數器內有可能會殘留累積脈沖。在此時，對驅動單元設置偏差計數器清除信號，徹底地完成原點復位。

PTP動作

PTP動作是指從某一地點向別的地方移動（Point To Point）的動作。用于簡單的定位控制。我公司的運動控制接口板可在動作中的任何時刻，更改停止位置。右圖表示在加速、恒速動作中，將新數據改為遠離最初的目標位置的情形。例如，從開始位置指定3,000個脈沖的位置，正在移動中，此時不必停止電機，就可以改為5,000個脈沖的位置。

JOG動作

JOG動作是不指定移動距離的移動動作。手動進行電機定位時使用。連續地使電機動作，直到輸入±LIM信號或者發出停止命令。在動作過程中的任意時刻，均可以改變速度和加減速時間。

ORG動作

ORG(原點復位)動作是使電機移動到原點的動作。我公司的產品具有下述獨特的原點復位功能。當進行了原點復位的設置、動作類型指定為ORG以后，一旦動作開始，直到原點復位終了，驅動程序會自動地進行控制。

因此，原點復位動作的控制邏輯無需客戶設計，從而簡單地實現原點復位的動作。

可以指定原點復位的結束方向。

原點限位傳感器不一定是高精度的傳感器。因此，從正方向檢出限位和從負方向檢出限位有時在位置上存在誤差。為了解決這個問題，始終只從一個方向檢出原點限位。

不需要NORG(Near原點）。

當利用加減速移動進行原點復位時，為了保證用原點限位確實停止，需要在原點限位附件設置減速停止限位傳感器，將其作為Near原點。利用一個原點限位開關，發揮Near原點的作用。

恒速/直線加減速/S字形加減速

恒速動作

按一定的速度(頻率)輸出脈沖。設備按一定的速度移動。當啟動、停止時，會產生急劇的速度變化。

直線加減速動作

這是在啟動時、停止時，按照一定的速率加速（減速），吸收啟動時、停止時的沖擊的動作。也稱作梯形速度控制。

S字形加減速移動

這是在直線加減速動作的基礎上，進一步減少沖擊的速度控制方式。減小加減速開始和結束時的加速度，從而減輕了動作開始和停止時的振動。

插補控制

控制2軸以上時，從開始點目的點有3種移動方式。

PTP控制(point to point)

首先移動X軸到(Xt)點，然后移動Y軸到(Yt)點。

直線插補

一邊同步控制X軸、Y軸，一邊使合成的軌跡維持直線而朝（Xt, Yt)點移動。

圓弧插補

指定圓弧的中心坐標和圓弧上的目標點，一邊同步控制X軸、Y軸，一邊使合成的軌跡描繪程序指定的軌跡而朝（Xt, Yt)點移動。

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幀(存儲記憶)記憶連續移動功能

在我公司的運動控制接口板內，將電機動作所必要的移動距離、移動速度以及加減速率等的參數群作為一個幀，將連續多幀下載到接口板內的存儲器中，然后執行，具有以前的運動控制接口板所沒有的巨大的好處。

要是使用執行規定模式的控制系統，即使是復雜的控制，也不會增加計算機CPU的負擔，能夠實現高速控制。

由于各幀的連續切換動作是靠硬件進行的，下一動作切換時的空閑時間在1μsec以內。

因此，可以構建高效率的系統。如果配合各種插補控制，使多軸連續的插補控制成為可能。

正常動作

存儲記憶動作

通用輸入輸出信號(控制信號輸入輸出)

我公司的運動控制接口板為每個軸配置了7點通用輸入（控制信號輸入）、3點通用輸出（控制信號輸出）。

ALM (輸入）

這是檢查來自電機驅動單元的報警信號的信號。

INP (輸入）

這是檢測來自伺服驅動器的定位結束信號的信號。當偏差計數器為0時，輸出此信號。分配了INP信號，直到INP為ON時，才認為接口板的動作完成。

SD (輸入）

這是檢測減速開始位置的信號。

LTC (輸入）

這是鎖存各種計數器的值的信號

PCS (輸入）

這是進行定位控制開始輸入、目標位置的超程的信號。

CLR (輸入）

這是清除各種計數器的值的信號。

ALMCLR：報警清除信號（輸出）

進行驅動單元運行許可、錯誤發生時復位。

ERC：偏差計數清除信號（輸出）

對累積脈沖進行清除。

各種事件驅動（輸出）

當輸出脈沖數值、編碼器輸入值與設定計數器的值一致時（CP1, CP2)等使用。

根據IN1～IN6, OUT1～OUT3等各種輸入輸出信號，在接口板端自動控制。

例1

將IN1設為ALM信號時，在脈沖輸出期間IN1有信號輸入時，接口板自動停止脈沖的輸出。而當IN1不作為ALM信號設置時，即使IN1有信號輸入也不停止脈沖輸出。

例2

如果將OUT1設為ERC信號, 當脈沖輸出結束，經過指定時間后，OUT1自動地發射一個輸出脈沖或電平信號。

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