固高运动控制器选型指南

第三章GT-400-SG运动控制器硬件结构及接线3.1 系统硬件GT-400-SG运动控制器提供了2个外部接口与外部设备进行信息交换。

同时，运动控制器上有4组跳线（或开关）选择控制器与主机通讯的接口地址、中断矢量号和控制器的工作模式。

表3.1为上述接口与跳线的定义。

为了防止静电损害运动控制器，请在接触控制器电路或插/拔控制器之前触摸有效接地金属物体（如：计算机金属外壳）以泄放身体所携带的静电荷。

表3.1 GT-400-SG 接口定义3.1.1 GT-400-SG主机通讯接口基地址JP1 为GT-400-SG的基地址开关，开关定义如表3.2所示，控制器出厂默认基地址为0x300（16进制）。

运动控制器从该地址起连续占用14个主机I/O地址，实现与主机的通讯。

用户在安装GT-400-SG运动控制器之前，请检查主机地址占用情况以免地址发生冲突，影响系统工作。

表3.3为GT-400-SG运动控制器的基地址跳线选择表。

表3.4提供了PC机已占用的I/O地址，供设置GT-400-SG的基地址时参考。

图3.1 GT-400-SG 运动控制器接口与跳线器位置示意图表3.2 JP1基地址开关默认定义表3.4 PC 机已占用地址表3.1.2主机中断矢量运动控制器提供时间中断和事件中断信号，供主机使用。

JP2 为GT-400-SG 运动控制器中断矢量跳线器。

跳线器的跳针定义如表3.5所示。

GT-400-SG 设置的默认中断矢量号为IRQ10。

表3.5 主机中断矢量跳线定义3.1.3 其它跳线定义运动控制器提供看门狗实时监视其工作状态。

JP3 为看门狗跳线选择器。

用户通过跳线设置使看门狗有效后，当控制器死机时，看门狗在延时一段时间后自动使控制器复位。

默认设置时，看门狗无效。

JP4为控制器调试跳线选择器，出厂时已设定，用户不得更改跳线。

1 2 3关闭看门狗(默认) 1 2 3JP4(默认):91。

VME运动控制器六自由度机器人概 述六自由度机器人是一种典型的工业机器人，在自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场中有广泛的应用。

固高科技GRB 系列六自由度机器人是固高成熟完备的运动控制技术与先进的设计和教学理念有机结合的产物,既满足工业现场要求，也是教学、科研机构进行运动规划和编程系统设计的理想对象。

该机器人采用六关节串联结构，各个关节以“绝对编码器电机+精密谐波减速器”为传动。

在小臂处留有安装摄像头、气动工具等外部设备的接口，并提供备用电气接口，方便用户进行功能扩展。

机器人的控制方面，采用集成了PC 技术、图像技术、逻辑控制及专业运动控制技术的VME 运动控制器，性能可靠稳定，高速高精度。

主要特点开放式控制实验平台z 基于VME 总线高性能工业运动控制器的开放式平台，支持用户自主开发； z 通用智能运动控制开发平台，采用VC++或OtoStudio 计算机可编程自动化控制系统开发工具z 配备图形示教功能，便于机器人的编程操作和应用培训； z 配套内容详尽的操作手册和学生实验指导书，通过实例演示，引导用户操作并学习如何基于运动控制器开发各种应用软件系统。

工业化设计与制造z 按照工业标准设计和制造；z 机构设计成6轴串联旋转式关节，各关节采用绝对型编码盘交流伺服电机驱动，谐波减速器传动；z 模块化结构，简单、紧凑，预留电气与气动标准接口；z 较高的负载、更快的轴动作速度、大的许用扭矩和转动惯量使机器人应用广泛，可用于搬运，点焊，装配，点胶，切割，喷涂等行业；z 具备最大的工作半径和最小的干涉半径，工作范围大，在系统设计上提供较大的灵活性，夹具、剪丝机等设备可以采用更高效的安装方式；控制软件采用VC++开发的控制系统采用OtoStudio开发的控制系统基于OtoStudio软件环境开发的六自由度机器人接口界面OtoStudio是固高科技开发的计算机可编程自动化系统开发平台。

它支持完整版本的IEC61131标准的编程环境，支持标准的六种编程语言，是一个标准的软件平台，被很多硬件厂家支持，除了支持PLC编程，还支持总线接口、驱动设备（特别是伺服、数控）、显示设备、IO设备等的编程。

激光雕刻切割应用
示例1加工一个如下图所示的图形，其中细线部分为雕刻部分，能量较低，粗线部分为切割部分，能量较大。

所有的轨迹加工采用缓冲区运动实现。

其中，激光的控制信号为占空比输出方式。

本示例使用了激光能量的两种控制模式，即激光能量的速度跟随模式和激光能量的直接输出模式。

激光能量的速度跟随模式主要应用在雕刻功能上，如上图中的细线所示部分。

在该模式下，轨迹段上激光能量的密度是均匀的，激光能量的输出能够实时地跟随系统的合成速度变化。

激光能量的直接输出模式主要用在激光切割上。

不同的轨迹段可以直接输出不同的激光能量，上图粗线部分应用的是激光能量直接输出方式。

具体过程见示例程序1。

针对某些非线性特性比较强的激光器，线性跟随难以满足能量和速度之间的跟随关系，因此，该激光运动控制器提供了查表能量跟随的功能，用户可以根据自身激光器的性能，做出能量和速度之间的对应表，使加工轨迹的能量均匀，改善加工效果。

查表能量跟随功能的使用可参考示例2。

如何选择合适的伺服电机控制器在工业自动化领域，伺服电机控制器的选择是一个至关重要的决策，它直接影响着设备的性能、精度和可靠性。

然而，面对市场上琳琅满目的产品和复杂的技术参数，如何才能挑选出适合自己需求的伺服电机控制器呢？接下来，让我们一起探讨一下。

首先，我们需要明确自己的应用需求。

不同的行业和设备对伺服电机控制器的要求差异很大。

例如，在数控机床领域，对精度和响应速度的要求极高；而在一些普通的物料输送设备中，可能更注重稳定性和成本。

因此，在选择之前，要清楚地知道您的设备将用于何种工作场景，需要达到怎样的运动控制效果，以及对速度、精度、扭矩等性能指标的具体要求。

其次，考虑控制器的控制模式。

常见的控制模式包括位置控制、速度控制和扭矩控制。

位置控制适用于需要精确到达指定位置的应用，如机器人手臂的定位；速度控制常用于需要保持恒定速度运行的设备，如输送带；扭矩控制则在需要控制输出扭矩的场合发挥作用，比如张力控制系统。

根据您的设备运行特点，选择相应的控制模式。

控制器的精度和分辨率也是关键因素。

精度决定了电机能够准确到达的位置，分辨率则影响着控制的细腻程度。

一般来说，精度和分辨率越高，控制器的性能越好，但成本也会相应增加。

在实际选择中，要在满足应用需求的前提下，权衡精度和成本之间的关系。

响应速度也是一个不容忽视的指标。

快速的响应能够使电机迅速跟随控制信号的变化，对于一些对动态性能要求高的应用，如高速印刷机、激光切割机等，响应速度快的控制器能够显著提高设备的工作效率和质量。

稳定性是衡量伺服电机控制器的重要标准之一。

一个稳定的控制器能够在各种工作条件下保持可靠的运行，减少故障和停机时间。

在选择时，可以了解产品的生产工艺、质量控制流程以及用户的使用评价，以评估其稳定性。

兼容性同样重要。

要确保所选的伺服电机控制器能够与您现有的电机、驱动器以及其他自动化设备良好兼容。

否则，可能会出现通信不畅、控制异常等问题，给设备的调试和运行带来麻烦。

丽水学院【关键字】设计毕业设计（论文）（2017届）基于运动控制卡的位置闭环PID控制题目系统设计院别工学院指导教师张文辉职称副教授班级机自132班姓名王宽学号2017年4月28日基于运动控制卡的位置闭环PID控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机自132 姓名：王宽指导老师：张文辉摘要随着机电一体化技术的不断发展，制造业对自动化设备的位置精度要求越来越高。

由于机械传动误差、干扰等问题的存在，保守的开环控制在很多场合已经很难满足生产生活的精度要求，因此开发高精度的闭环运动控制器具有非常重要的实用价值和运用前景。

运动控制卡作为上位机的计算机技术日益成熟，功能强大，性能稳定，而且可靠性越来越高。

Labview作为上位机开发程序，编程方便、简洁，而且适用于调用运动控制卡的动态链接库文件去实现编程的可行性。

因此本文全面了解运动控制卡的程序调用方法及其用Labview作为开发语言的用法，使用步进电机驱动系统结合PID算法，实现步进半闭环位置控制的程序编写，并取得了一定效果。

关键词运动控制卡动态链接库Labview 位置PID控制Closed-loop PID control position system design based on motion control cardProfession: Mechanical engineering and automation Class: Machine from 132 Name: Wang Kuan Instructor:Zhang WenhuiAbstract With the development of electromechanical integration technology, the manufactu ring industry is demanding higher and higher precision of automation equipment. Due to m echanical transmission error, interference problems such as the existence of the traditional o pen loop control on many occasions is hard to meet the requirements of the precision of t he production and living, so development high precision closed loop motion controller has very important practical value and application prospect.The computer technology of the motor control card is becoming more and more matur e, the function is strong, the performance is stable, and the reliability is higher and higher. Labview is a programming convenience, simplicity, and application to the dynamic link li brary file that calls the movement control card to implement the feasibility of programmin g. So in this paper, a comprehensive understanding of the movement control card’s program calls the use of the method and its use Lanview as development language, the use of s tepping motor driven system combined with PID algorithm, implementation step and a halfclosed loop position control programming, and obtained the certain effect. Keywords The motion control Dynamic Link Library Labview PID control目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 控制系统概述 (1)1.3研究内容 (2)第2章步进电机闭环系统设计 (3)2.1 引言 (3)2.2 电机与驱动器选型 (3)2.2.1 硬件设备的组成 (3)2.2.2 步进电机系统介绍 (4)2.3 运动控制卡选型 (5)2.4 其它元器件选型 (7)2.3.1 限位开关的使用说明 (7)2.3.2 编码器的使用说明 (8)2.5 小结 (8)第3章位置闭环PID控制系统设计 (10)3.1 引言 (10)3.2 Labview 的介绍 (10)3.2.1 动态链接库的调用 (10)3.2.2 调用库函数节点技术 (12)3.3 闭环PID控制系统设计 (14)3.3.1 板卡初始化设计 (14)3.3.2 开启轴并设置好闭环模式 (16)3.3.3 设置运动参数使其规划运动 (16)3.3.4 PID位置调节 (17)3.4 小结 (18)总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)第1章绪论1.1课题背景及意义在当今这个技术与科技飞速发展的时代，运动控制技术及系统的普及和应用在它本有的进步发展道路上，也带动了其他更多产业的发展，并且与微电子技术、传感器技术、计算机技术等技术的发展和科技的进步共同相互协助发展。

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系统配置
使用运动控制器的各种操作之前，需要对运动控制器进行配置，使运动控制器的状态和各种工作模式满足要求。

配置完成之后，生成相应的配置文件*cfg，用户在编程的时，调用相关的指令，将配置信息传递给运动控制器，即可完成运动控制器的配置工作。

用户也可以利用相关的指令完成控制器的配置。

硬件资源：
数字量输出资源（do）：伺服使能数字量输出、伺服报警清除数字量输出、通用数字量输出。

数字量输入资源（di）：包括正限位数字量输入、负限位数字量输入、驱动报警数字量输入、原点信号数字量输入、通用数字量输入。

编码器计数资源（encoder）：用来对外部编码器的脉冲输出进行计数。

脉冲输出资源（step）：脉冲输出通道，可以输出“脉冲+方向”或者“CCW/CW”控制脉冲。

电压输出资源（dac）：电压输出通道，-10~+10v的控制电压。

软件资源：
规划器资源：根据运动模式和运动参数实时计算规划位置和规划速度，生成所需的速度曲线，实时地输出规划位置。

伺服控制器资源：根据伺服控制算法、控制参数、跟随误差实时计算控制量。

轴资源：将软件和硬件资源进行组合，作为整体进行操作。

其中包括驱动报警信号、正限位信号、负限位信号、平滑停止信号、紧急停止信号的管理；规划输出的规划位置的当量变换；编码器计数位置的当量变换等。

固高运动控制器在测量机中的运用固高科技（深圳）有限公司蒋仕龙、王海东1前言三坐标测量机测量原理就是将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸和形状。

经过与CAD设计模型的比对，可以检测加工零件的合格性，在工业实际中有着巨大的应用价值。

基于ＣＭＭ的接触式测量方法具有测量准确度高的优点，常用的数据采集方式有手动采样模式和自动采样模式。

1.1手动采样模式采用Joystick驱动探头去接触零件表面，探头的探针每次接触零件表面,就采集一个轮廓的数据,然后再移动一个间距,采集下一个轮廓数据,最后得出测量表面信息。

手动采样的速度较低，靠教来移动机台，效率低下，不适合工业大批量测量的要求。

1.2自动采样模式为了解决手动采样效率低下的问题，必须要开发出能够自动测量的技术，实现测量路径的预生成，再让探头按照生成的路径连续运动去收集点的信息，这样就提高了效率，能够解决大批量测量的问题。

目前我们用的来自美国的一套三坐标测量机上层软件功能非常强大，能够实现数据的自动收集并与模型的标准数据比对，生成一个报表，最终还能加入数据库中供参考与查阅。

这套软件提供一个与控制器的通讯协议，我们就利用这个协议在固高板卡这个控制器平台上开发出了一套下位机的控制软件，来与上位机软件配合完成对探头的驱动以及点的收集。

2系统构成图1CMM系统构成图图1显示了一套CMM三坐标测量系统包括的几个部分：上位计算机（装有CMM－Manager测量软件），通过串口与固高嵌入式运动控制平台相连，固高嵌入式运动控制器能够同时控制多路电机（步进电机或伺服电机），同时还能通过另外的一个串口与探头控制器相连，探头具有两个旋转自由度，能够实现空间任意角度的旋转，可以测空间任意位姿的点信号。

嵌入式中有我们开发的下位机控制软件，能够拖动我们的探头运动到期望的位置，同时让探头调整到期望的位姿。

图2显示了正在测量中的CMM-Manager软件。

运动控制器说明控制器平面图：硬件说明：1、控制器采用DSP+FPGA双核方案，实现高速高精度控制；2、丰富的IO口：通用DI 24路+每个轴2路DI，共32路DI输入。

通用DO 16路+每个轴2路DO，共24路DO输出；3、支持4路5V AB正交脉冲输入，输入频率最大支持4M；4、支持1路24V AB正交脉冲输入，输入频率最大支持500K；5、支持4路高速AB脉冲输出，输出频率可达4M；6、内置5V电压，为外部5V编码器提供电源；7、支持RS485-RTU通讯；8、电源指示灯、运行指示灯、告警指示灯和通讯指示灯；9、预留硬件：RS232接口、Can总线接口和2路±10V模拟量输入。

软件说明：1、支持DI、DO通过相应寄存器来选择功能，功能分配目前是根据客户非标定制，不支持客户自定义，支持常开或者常闭选择；2、脉冲接收模式支持：脉冲+方向；CW+CCW;AB相正交脉冲；3、脉冲输出支持AB脉冲正交5V差分输出，频率可限制；4、支持客户定制非标功能开发：飞剪功能、追剪功能、对位功能等运动控制功能；5、支持自动化行业非标功能定制和成套解决方案。

控制器中的电子齿轮和电子凸轮可以大大地简化机械设计，而且可以实现许多机械齿轮与凸轮难以实现的功能。

电子齿轮可以实现多个运动轴按设定的齿轮比同步运动，这使得运动控制器在定长剪切和无轴转动的套色印刷方面有很好地应用。

另外，电子齿轮功能还可以实现一个运动轴以设定的齿轮比跟随一个函数，而这个函数由其他的几个运动轴的运动决定；一个轴也可以以设定的比例跟随其他两个轴的合成速度。

电子凸轮功能可以通过编程改变凸轮形状，无需修磨机械凸轮，极大简化了加工工艺。

这个功能使运动控制器在机械凸轮的淬火加工、异型玻璃切割和全电机驱动弹簧等领域有良好的应用。

控制器适用领域：控制器可以运用于印刷包装设备行业、新型机床行业、电子半导体设备行业、机器人行业、纺织服装设备行业、医疗器械设备行业等行业中。

如何选择适合的伺服控制器伺服控制器是一种用于控制伺服电机运动的设备，它在工业自动化领域起着至关重要的作用。

选择适合的伺服控制器对于确保系统的稳定性和可靠性至关重要。

本文将介绍一些选择适合的伺服控制器的要点和建议。

一、了解应用需求在选择伺服控制器之前，我们首先要清楚自己的应用需求是什么。

例如，我们需要控制的运动类型是连续运动还是点位运动？所需的功率范围是多少？运动的速度要求如何？通过明确需求，我们可以更好地选择适合的伺服控制器。

二、考虑控制器性能在选择伺服控制器时，性能是一个非常关键的因素。

主要有以下几个方面需要考虑：1. 控制精度：伺服控制器的控制精度直接影响到系统的运动精度。

在选择控制器时，要考虑到所需精度以及伺服控制器的能力是否能够满足要求。

2. 响应速度：响应速度是指伺服控制器对控制指令的响应时间。

对于某些高速运动的应用，响应速度是一个重要的考虑因素。

3. 控制方式：伺服控制器的控制方式有位置控制、速度控制、扭矩控制等。

根据具体应用需求选择合适的控制方式。

4. 动态性能：伺服控制器的动态性能影响系统的稳定性和抗干扰能力。

在选择时，要考虑到伺服控制器的动态性能是否满足应用需求。

三、了解控制器品牌和性能市面上有许多品牌的伺服控制器可供选择。

在选择时，要了解各个品牌的控制器的性能和质量，选择质量可靠、性能稳定的品牌。

1. 品牌信誉：选择具有良好品牌信誉的厂家，能够保证控制器的质量和服务。

2. 技术支持：考虑到后期的维护和技术支持，选择提供完善的技术支持和售后服务的厂家。

3. 参考评价：可以通过查阅产品的用户评价、产品手册以及技术论坛等途径，来了解其他用户的使用经验和评价。

四、兼容性和接口选择在选择伺服控制器时，要考虑到其兼容性和接口选择。

主要包括以下几个方面：1. 通信接口：伺服控制器通常需要与上位机或其他设备进行通信，选择支持常见通信接口的控制器，如RS485、Ethernet等。

2. 编码器接口：伺服控制器需要接收编码器信号来实现闭环控制，选择控制器与应用所使用的编码器接口相匹配，确保能够正常工作。