PMAC多轴运动控制卡学习(硬件)

目录

PMAC控制卡学习（硬件）

第一章 PMAC简介

1.1 PMAC的含义和特点

1．PMAC的含义：

PMAC是program multiple axis controller 可编程的多轴运动控制卡。

2.PMAC的特点：

PMAC卡是美国Delta Tau公司九十年代推出的多功能运动控制器，能够提供运动轴控制，PLC控制和数据采集等多种功能。

1.2 PMAC的分类及区别

1.2.1 PMAC的分类

1. PMAC卡按控制电机的来分：有1型卡和2型卡。1型卡控制信号为±10V模拟量，主要用速度方式控制伺服电。2型卡输出PWM数字量信号，可直接变为PULSE+DIR信号，来控制步进电机和位置控制方式的伺服电机。

2. PMAC卡按控制轴数来分：有2轴卡(MINI PMAC PCI)，4轴卡(PMAC PCI Lite，PMAC2 PCI Lite， PMAC2A-PC/104及Clipper)，8轴卡：（PMAC-PCI，PMAC2-PCI，PMAC2A-PC/104及Clipper），32轴卡：（TURBO PMAC和TURBO PMAC2）。

3. PMAC卡按通讯总线形式分：有ISA总线，PCI总线，PCI04总线，网口和VME总线。PMAC各种轴数的1型和2型卡，都有上述的计算机总线方式供选择。

PMAC除上述形式外，还可以提供集成的系统级产品．有：UMAC，IMAC400，IMAC800 ，IMAC flexADVANTAGE400 ，ADVANTAGE900等。

1.2.2 PMAC 1型卡与2型卡的主要区别

PMAC 1 PMAC2

CPU时钟（缺省） 20MHZ 40MHZ 控制信号形式 DAC模拟量 PWM数字量

双端口RAM选项 只有8轴卡不在板 在板

在板I/O点数 16IN 16OUT 32IN/OUT +8IN 8 OUT

常用接线板 ACC8D ACCP ACC8F ACC8S ACC8E

第二章Turbo PMAC Clipper控制器硬件配置

2.1 Turbo PMAC Clipper控制器简介

Turbo PMAC Clipper控制器(Turbo PMAC2 Eth-Lite) 是一款具备全部Turbo

PMAC 特征的，用于对成本极端敏感的应用的多轴运动控制器。这种功能强大的，但是又同时具备结构紧凑和超高性价比优点的多轴运动控制器，标准版本即带有Ethernet 以太网和 RS232 通讯接口以及内置 I/O。 Clipper 控制器不仅采用了一颗完整的Turbo PMAC2-CPU 而且提供了一个四轴伺服或步进控制加32个数字I/O 点的最小配置，控制轴数和I/O还可以扩展。

2.2 Turbo PMAC Clipper硬件配置

2.2.1 Turbo PMAC Clipper硬件标准配置为：

 电路板尺寸是110mm×220mm；

 80 MHz DSP56303 Turbo PMAC CPU（CPU时钟频率为80MHZ）；

 256k x 24用户SRAM(即静态随机存储器,是一种具有静止存取功能的，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。存储容量为256K,地址线有24条。)；

 1M x 8 flash mermory用于备份及固件存储；(闪存是一种非易失性，即断电数据也不会丢失。内存为1M，8条I/O接口。)；

 RS-232串行接口；（ 上的之一，通常 RS-232 接口以9个?(DB-9)的型态出现，一般个人上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。）；

 100 Mbps以太网接口；（传输速率100Mbps=100/8=12.5MB/s）

 480 Mbps USB 2.0接口；  4通道轴接口电路，每个通道包含：

➢ 在板模拟量±10V（12位）输出（输出的量为模拟量即为“模拟量输出”。最常用的地方是电子技术领域，比如DA转换输出的即为模拟电流/（连续变化的电流/电压），模拟整流电路输出的也是模拟量。）；

➢ 在板脉冲加方向数字输出；

➢ 3通道差分/单端编码器信号输入（差分信号：差分传输在两根线上都传输信号，这两个信号的相等，相反。差分信号传输的是两根信号之间的电平差。单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差。）；

➢ 5个标志信号输入（限位，回零，报警等），2个标志信号输出；

 UVW TTL-level霍尔传感器输入（霍尔效应是的一种，当垂直于外磁场通过导体时，在导体的平行于和电流方向的两个端面之间会出现，这一现象就是霍尔效应。这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔是根据霍尔效应制作的一种磁场，用途有:检测磁场或磁特性,位移测量，力测量，角速度测量，线速度测量等。TTL（TTL-level）是一种采用规定表示的数据信号，TTL的电源工作电压是5V，所以TTL的电平是根据电源电压5V来定的,+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。）。

 50针IDC接头的放大器/编码器接口（IDC即Internet Data Center，即是基于网络，为集中式收集、存储、处理和发送数据的设备提供运行维护的设施基地并提供相关的服务。IDC提供的主要业务包括域名注册查询主机托管(机位、机架、机房出租)、资源出租(如业务、服务)、系统维护(系统配置、数据备份、故障排除服务)、管理服务(如带宽管理、流量分析、负载均衡、入侵检测、系统漏洞诊断)，以及其他支撑、运行服务等。）

IDC接头

 34针IDC接头的标志位接口；

 4针Molex供电接口(5V, ±12V(±12V仅为模拟量输入或输出时使用), GND)；

Molex接头  PID/陷波/前馈控制算法（PID控制算法是将偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成，对被控对象进行控制。PID控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。陷波，是电力电子装置在正常工作情况下，交流输入电流从一相切换到另一相时产生的周期性电压扰动。陷波器是利用压电效应制成的带阻滤波器,它的作用是阻止或滤掉信号中有害分量对电路的影响。前馈控制指通过观察情况、收集整理信息、掌握规律、预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，提前采取措施，将可能发生的偏差消除在萌芽状态中，为避免在未来不同发展阶段可能出现的问题而事先采取的措施，是在企业生产经营活动开始之前进行的控制，是一种开环控制。）；

 32个通用TTL电平I/O点(方向可控):

➢ 16位复用端口，支持Delta Tau的I/O附件（系统在复用端口上进行通讯，只对输入的信息进行字符匹配，不对网络数据进行任何拦截、复制类操作，所以对网络数据的传输性能丝毫不受影响。）；

➢ 16位Opto端口，支持Opto-22类型设备（OPTO22是PAC产品之一，由美国opto22公司生产制作，目前全球唯一提供终身保用承诺的工控产品。）。

 2路手轮端口，每路包含：

➢ 正交编码器输入；

➢ 脉冲（PFM或PWM）输出（开关电源的控制技术主要有三种：(1)脉冲宽度调制(PWM)；(2)脉冲频率调制(PFM)；(3)脉冲宽度频率调制(PWM-PFM)。脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。PFM：（Pulse?frequency?modulation)?脉冲频率调制是一种脉冲调制技术，调制信号的频率随输入信号幅值而变化，其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号，因此，PFM也叫做方波FM）。 2.2.2 Turbo PMAC Clipper控制器可选附件

轴接口板

 ACC-1P- 4 通道轴扩展接口板，反馈和I/O扩展接口板；

 ACC-8ES- 4 通道模拟量输出接口板；

 ACC-8FS- 4 通道数字PWM输出接口板。

（ 接口板主要用途：1.通过并口线与电脑并口连接，输出部分电机驱动器连接，即可用电脑直接控制电机的运动，支持MACH、KCAM等软件2. 有功率输出接口，且每个功率输出都可以分别用不同的电压控制，最高控制电压100V。其中主轴并口为PWM调速控制，可在MACH3软件中实现调速控制，继电器控制并口可接MACH3软件中控制开关；2.有限位和急停接口，简单的连接两根线就可以实现限位和急停功能，并且限位和急停接口都有光耦与并口隔离。）

反馈接口板

 ACC-1P- 4 通道轴扩展接口板，反馈和I/O扩展接口板；

 ACC-51S- x4096高分辨率正弦编码器细分板；

 ACC-8TS- ACC-28B附件的高分辨率模拟量输入扩展接口板。

2.2.2.3 数字I/O接口板

 ACC-1P- 4 通道轴扩展接口板，反馈和I/O扩展接口板；

第三章 Turbo PMAC Clipper设备连接

一般的，用户使用带端接模块的扁平电缆与Clipper进行连接，建议使用下列接线端子：

 34针IDC接头（Phoenix产品编号2281063）Delta Tau产品编号100-FLKM34-000

 50针IDC接头（Phoenix产品编号2281089）Delta Tau产品编号100-FLKM50-000 3.1 板卡安装

Clipper一般作为独立板卡控制器使用，在电路板的四个角和板的边缘均有安装孔。 ACC-1P或其他附件卡在Clipper电路板的叠放次序与使用无太大关系。

3.2 控制卡供电

3.2.1 数字电源供电

Clipper电路板与其他附件卡正常工作状态下均需要1A@5V直流供电，然而Clipper电路板的浪涌电流可能达到3A，所以建议使用6A@5V供电电源。+5V及参考地应接到TB1端子，使用18AWG标准线缆。

3.2.2 DAC（数字/模拟转换） 输出电路供电

0.3A @ +12 到 +15V (4.5W)

0.25A @ -12 到 -15V (3.8W)（8通道配置）

DAC的±12V电源以及参考地可以由TB1端子引入，也可以从JMACH1接头引入?。

3.2.3 标志位供电

Clipper每个通道均有5个专用的数字输入点，这些点可以在设备接口上找到，分别名为：PLIMn, MLIMn (正、负行程限位), HOMEn (回零标志), FAULTn (放大器故障), 以及USERn（用户输入）。这些点对应的输入电路可以使用5 ～24V电源供电，电源及参考地同样可以引自TB1端子或JMACH1接头。

3.3 限位及回零开关

当这些输入点用作其原有的限位及回零功能时，会提供安全的精确硬件触发。PLIMn和MLIMn 是基于方向的限位控制，输入导通时才会允许电机运行。如果未接入限位开关，要想使电机运行， 必须通过设置Ix24变量以禁用限位功能。