視頻教程：《正運動技術(shù)脈沖型運動控制器的使用》

　　今天，正運動技術(shù)來分享一下，脈沖型運動控制器的使用入門。首先，我們從準(zhǔn)備工作講起，然后依次講控制器與電腦連接、控制器參數(shù)設(shè)置、驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置以及脈沖軸的使用。

　　 1 準(zhǔn)備工作

　　 (一)材料準(zhǔn)備

　　1.硬件

　　A.ZMC412控制器一臺，帶12個脈沖軸接口。

　　B.松下帶脈沖接口的伺服驅(qū)動器+電機(jī)一套。

　　C.電腦一臺。

　　D.帶屏蔽層網(wǎng)線一根。

　　E.24V直流電源一個。

　　F.脈沖軸連接線一根。

　　G.接線端子與連接線若干。

　　2.軟件

　　A.ZDevelop V3.10版本控制器編程軟件。

　　從正運動技術(shù)官網(wǎng)www.zmotion.com.cn下載壓縮包，解壓后直接運行應(yīng)用程序，無需安裝。

　　B.松下伺服驅(qū)動器上位機(jī)調(diào)試軟件。

　　從松下官網(wǎng)下載后安裝。

　　圖1

　　 (二)硬件接線

　　控制器以ZMC412(見圖2)為例，控制器本體支持12個脈沖軸，可擴(kuò)展到32個脈沖軸。

　　支持 直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等;采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議 可以實現(xiàn)實時的運動控制。同時還支持 硬件比較輸出(HW_PSWITCH2)、硬件定時器、運動中精準(zhǔn)輸出、脈沖閉環(huán)、螺距補(bǔ)償、ZBasic多文件多任務(wù)編程等。

　　支持以太網(wǎng)，USB，CAN，232，485等通訊接口，通過CAN總線可以連接各個擴(kuò)展模塊，從而擴(kuò)展輸入輸出點數(shù)或脈沖軸(CAN總線兩端需要并接120歐姆的電阻)。

　　1.控制器接線

　　控制器接口的用途參見圖3。

　　(1)主電源：將控制器主電源接線端子上的E+24V端子接入24V直流電源正極，將EGND端子接入24V直流電源負(fù)極。

　　(2)以太網(wǎng)EtherNET端口接線：使用一根網(wǎng)線將控制器的EtherNET端口與電腦的以太網(wǎng)口相連。

　　(3)控制器與驅(qū)動器接線：控制器與松下A6系列接線時，使用帶屏蔽層的專用線，一端接控制器的脈沖接口，另一端接驅(qū)動器的X4接口即可。若驅(qū)動器端沒有可直接相連的脈沖接口，需要將此線剝開，按照下面小節(jié)的接線參考，依此接到驅(qū)動器對應(yīng)的端子上。

　　圖3 ZMC412控制器接口的用途

　　2.控制器與驅(qū)動器脈沖接線

　　使用一根帶屏蔽層的絞線將控制器的脈沖軸接口與驅(qū)動器的對應(yīng)的端子相連，按接線圖將對應(yīng)的端子一一連接，接線方法參見下文。

　　控制器支持的脈沖軸數(shù)需要查看硬件手冊、?*max打印查看或查看控制器狀態(tài)。

　　控制器的脈沖軸接口多為26個針腳，包含了脈沖接線端子和編碼器接線端子。

　　針腳功能定義：

　　脈沖軸內(nèi)的通用輸出口編號排在控制器的通用OUT口編號之后。ZMC412的通用OUT口有12個，編號0-11，AXIS 0-11內(nèi)的通用輸出口的編號為12-23，分別做每個軸的使能信號。針腳3為脈沖軸接口內(nèi)的通用輸出口，做電機(jī)使能用，這里開啟OUT12口表示使能AXIS 0口接的驅(qū)動器，開啟OUT13口表示使能AXIS 1口接的驅(qū)動器，依此類推。

　　脈沖接線端子與編碼器連接有兩種方式，差分接法和單端接法。

　　(1)脈沖接線方法

　　差分連接將控制器和驅(qū)動器的PUL+、PUL-、DIR+、DIR-四個端子一一對應(yīng)連接。

　　單端連接為共陽極接法，將控制器和驅(qū)動器的PUL-、DIR-連接，控制器的PUL+、DIR+端子懸空，驅(qū)動器PUL+、DIR+端子均接入控制器的+5V電源上。

　　差分接線是判斷兩個信號線的電壓差。對于差分輸入，當(dāng)信號受干擾時，差分的兩線會同時受影響，但電壓差變化不大，而單端接線的一根線電壓變化時，由于電源電壓不變，電壓差變化相對較大，所以，差分接線方式的抗干擾性能比單端接線方式好。

　　(2)控制器與編碼器接線

　　正運動技術(shù)公司的運動控制器，脈沖軸接口只能接5V的編碼器，部分控制器可以在IO端子接口上接24V編碼器，通過硬件手冊查看控制器有無該端子。使用24V編碼器時,地線為EGND。

　　5V的編碼器又分為差分和單端兩種接法，差分接法和普通的編碼器一致，EA+接A+，EA-接A-，將引腳一一對應(yīng)連接起來，如下圖所示。單端的接法則是編碼器的A接控制器的EA+,編碼器的B接控制器的EB+,控制器的EA-和EB-懸空。

　　不論哪種接法,記得都要控制器和編碼器共地，是脈沖軸接口內(nèi)地GND(26針腳的端子就是10,13,24等)，而不是IO地(EGND)。

　　(3)控制器與驅(qū)動器的接線參考

　　A.低速差分接法

　　B.高速差分接法

　　C.驅(qū)動器與電機(jī)或編碼器接線

　　伺服驅(qū)動器與電機(jī)和編碼器的接線參見松下A6驅(qū)動器使用說明書(綜合篇)，將驅(qū)動器接入220V市電。

　　2　控制器與電腦連接

　　控制器與電腦可以通過串口或網(wǎng)口連接，下面以網(wǎng)口連接為例，展開說明。

　　(一)網(wǎng)口通訊操作方法

　　先將控制器與電腦用網(wǎng)線連接好，接通控制器的電源，再打開ZDevelop編程軟件，點擊菜單欄“控制器”→“連接”，打開“連接到控制器”窗口。

　　通過“連接到控制器”窗口，可以快速查看本機(jī)IP，對比控制器與電腦是否處于同一網(wǎng)段。

　　IP地址列表下拉選擇時，會自動查找當(dāng)前局域網(wǎng)可用的控制器IP地址(控制器上電POWER燈和RUN燈亮的時候就能查找到該控制器的IP地址)。

　　同一個網(wǎng)絡(luò)有多個控制器的時候，IP的下拉列表若沒有顯示目標(biāo)控制器的IP地址，可以采取IP掃描來查看當(dāng)前所有可用的控制器IP地址，掃描完成之后確定關(guān)閉此窗口，重新在IP下拉列表選擇。

　　選擇正確的IP地址，點擊連接之后，編程軟件與控制器連接成功，在線命令與輸出窗口打印信息提示。

　　控制器出廠的缺省IP地址為192.168.0.11，“連接到控制器”窗口能顯示出本機(jī)IP地址，請注意設(shè)置有線網(wǎng)卡與無線網(wǎng)卡各自的IP。電腦需要設(shè)置IP地址與控制器IP處于同一網(wǎng)段才能連接，即四段的前三段要相同，最后一段不同才能通訊。

　　若控制器與電腦不處于同一網(wǎng)段，則需要修改控制器或電腦其中之一的IP地址，使二者處于同一網(wǎng)段。

　　修改控制器IP地址需要先使用串口連接控制器，獲取控制器IP地址，然后修改本機(jī)IP或控制器IP使二者處于同一網(wǎng)段。

　　(二)修改控制器IP地址

　　先使用串口連接控制器，獲取控制器IP地址，再修改控制器IP地址。

　　方法一：可以通過菜單欄“控制器”→“修改IP地址”窗口直接修改控制器IP地址。

　　方法二：通過IP_ADDRESS指令發(fā)送在線命令修改。

　　指令發(fā)送修改成功之后自動斷開連接，在線命令打印控制器連接錯誤信息，通過網(wǎng)口連接選擇新IP地址192.168.0.23再次連接控制器，IP地址修改成功后永久有效。

　　(三)修改本機(jī)IP地址

　　以WIN10為例，在開始菜單里，依次點開：“控制面板”→“網(wǎng)絡(luò)和Internet”→“網(wǎng)絡(luò)與共享中心”→“以太網(wǎng)”。

　　在“以太網(wǎng)狀態(tài)”窗口點擊“屬性”，打開“以太網(wǎng)屬性”窗口，找到Internet協(xié)議版本4(TCP/IPv4)打開，就能看到本機(jī)IP地址修改窗口，勾選“使用下面的IP地址”，在IP地址輸入欄里修改IP，將本機(jī)IP改為和控制器IP處于同一網(wǎng)段，修改完成點擊“確認(rèn)”即可成功修改IP。

　　再次打開“連接到控制器”窗口嘗試連接到控制器。

　　3 控制器參數(shù)設(shè)置

　　(一)軸功能類型設(shè)置

　　軸功能類型設(shè)置，只能設(shè)置為軸具備的特性，在下表提供的類型中選擇，例如：

　　脈沖軸選擇 ATYPE=1/7;

　　EtherCAT總線軸選擇 ATYPE=65/66/67;

　　RTEX總線軸選擇 ATYPE=50/51/52，等。

　　在程序初始化的時候就設(shè)置好ATYPE，ATYPE若與實際軸類型不匹配程序報錯。

　　脈沖電機(jī)軸的ATYPE一般設(shè)為1,7,4等，脈沖軸出廠ATYPE為1或7，此模式不包含編碼器，這個時候MPOS為假，自動復(fù)制DPOS的內(nèi)容，ATYPE設(shè)置為4的時候，可以接入真實編碼器，MPOS為真實反饋。

　　使用INVERT_STEP指令設(shè)置伺服/步進(jìn)脈沖輸出模式，可選雙脈沖模式、脈沖加方向模式和正交脈沖模式(4系列控制器支持)

　　指令查詢當(dāng)前脈沖輸出模式：

　　?INVERT_STEP(n)或?INVERT_STEP AXIS(n)     'n為軸號

　　?*INVERT_STEP                                                 '?*查詢所有軸參數(shù)

　　(二)脈沖軸接口軸號規(guī)則

　　1.默認(rèn)軸號規(guī)則

　　使用脈沖軸的時候，驅(qū)動器的軸號根據(jù)所接的控制器脈沖軸接口上的軸號確定，不需要軸映射操作，若接在控制器脈沖軸接口AXIS 0上，則驅(qū)動器所接的電機(jī)軸號為0。想要查看軸0的編碼器反饋在哪個軸號上，在ZDevelop里通過“控制器”菜單打開“控制器狀態(tài)”查看。

　　每個脈沖軸接口支持接什么類型的軸參見“控制器狀態(tài)”窗口Axis features list描述。軸號后備注為”Step Encoder”的就可以配置為既有脈沖輸出“Step”又有反饋“Encoder”(當(dāng)ATYPE為4時滿足)，軸號后面只有“Encoder”的就是反饋軸所占的軸號，例如軸6，反饋軸默認(rèn)的ATYPE都是3(ATYPE為3為時對應(yīng)正交編碼器，可以改為6，對應(yīng)脈沖方向型編碼器)。

　　例如，控制器ZMC432,上面有6脈沖軸接口,那么脈沖輸出的軸號分別為0,1,2,3,4,5;編碼器反饋所對應(yīng)的軸號為6,7,8,9,10,11;第一個脈沖軸接口里就有兩個軸號0(輸出設(shè)備電機(jī))和6(反饋設(shè)備編碼器),第二個脈沖軸接口里的軸號包括1和7，第三個脈沖軸接口里的軸號包括2和8，依此類推。

　　控制器類型不同，軸接口端子的數(shù)量不同，反饋軸所在的軸號也不同，ZMC412的脈沖軸號為0-11，共12個。軸16-27可以配置為編碼器，從而映射到軸0-11的編碼器。

　　以下2-4小節(jié)內(nèi)容一般情況下用不到。

　　2.本地脈沖軸號重映射

　　一般使用控制器上標(biāo)注的本地脈沖軸號，不用單獨修改，有需要修改時參見以下說明修改。

　　控制器脈沖軸接口的脈沖軸號和編碼器軸號已經(jīng)設(shè)置好，用戶可直接使用，若想更改默認(rèn)的本地脈沖軸軸號，則可按如下映射規(guī)則對本地脈沖軸號重映射。

　　重新映射時注意先把原本地脈沖軸設(shè)置為虛擬軸，修改后必須重新設(shè)置ATYPE。

　　4系列控制器支持本地脈沖或編碼器軸號重新映射，固件160608以上版本支持。

　　映射規(guī)則：AXIS_ADDRESS(重映射的軸號)= (-1<<16) +要修改的本地脈沖軸號

　　示例：

　　BASE(0,1)         '需要重映射的軸號

　　ATYPE(0)=0     '要修改的軸類型設(shè)為虛擬軸

　　ATYPE(1)=0

　　BASE(4)         '重新映射的軸號

　　AXIS_ADDRESS(4)=(-1<<16)+0 '重映射第一個軸

　　ATYPE(4)=1     '映射完成重設(shè)軸類型

　　BASE(5)             '重新映射的軸號

　　AXIS_ADDRESS(5)=(-1<<16)+1 '重映射第二個軸

　　ATYPE(5)=1         '映射完成重設(shè)軸類型

　　3.特殊脈沖軸接口

　　某些型號控制器OUT輸出口可作為脈沖軸輸出，如下圖，輸出口是否支持配置為脈沖軸，需查看控制器硬件手冊的輸入針腳缺省功能描述。

　　輸出口配置為脈沖軸只支持單端接法，不支持差分接法。

　　將對應(yīng)軸配置虛擬軸(ATYPE=0)時，為普通輸出口，否則為軸信號，出廠默認(rèn)ATYPE=0。

　　將對應(yīng)軸的ATYPE配置為1或7時，軸號為端子后方標(biāo)注的編號，為軸信號。

　　脈沖口可以使用 E5V 共陽極輸出或 E24V 共陽極輸出。

　　4.特殊編碼器軸接口

　　某些輸入IN口也可作為編碼器輸入使用，如下圖，輸入口是否支持接編碼器，需查看控制器硬件手冊的輸入針腳缺省功能描述。

　　輸入口配置為編碼器只支持單端接法，不支持差分接法。

　　將對應(yīng)軸配置虛擬軸(ATYPE=0)時，為普通輸出口，否則為編碼器輸入信號，出廠默認(rèn)ATYPE=0。

　　將對應(yīng)編碼器軸的ATYPE(軸類型)配置為3或6，軸號為端子后方標(biāo)注的編號，此時對應(yīng)的輸入口就作為編碼器信號輸入接口。

　　此種方式編碼器是低速光藕隔離，只能用于手輪等低速 24V 編碼器。

　　4 驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置

　　驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置使用配套的驅(qū)動器軟件。

　　(一)參數(shù)修改

　　修改驅(qū)動器參數(shù)先連接驅(qū)動器，可選USB線或WLAN連接驅(qū)動器，使用USB線連接電腦與驅(qū)動器端的X1端口，給驅(qū)動器上電，打開松下驅(qū)動器軟件PANATERM，彈出“選擇與驅(qū)動器通信”窗口，選擇與驅(qū)動器通過USB連接后，自動獲取到驅(qū)動器信息顯示在窗口內(nèi)，點擊OK連接成功，就能對驅(qū)動器進(jìn)行設(shè)置。

　　驅(qū)動器的IO設(shè)置不當(dāng)可能會導(dǎo)致限位報警，或者需要設(shè)置限位電平反轉(zhuǎn)等，可在驅(qū)動器軟件PANATERM主界面的菜單欄“參數(shù)”窗口，如下圖所示，在左側(cè)參數(shù)一覽中找出需要修改的參數(shù)打開，IO對應(yīng)參數(shù)分類4，修改參數(shù)的“設(shè)定值”后確定保存當(dāng)前修改值，再將參數(shù)寫入驅(qū)動器。

　　“初始化”按鈕用于將IO的設(shè)定值恢復(fù)到出廠設(shè)置。

　　以修改電機(jī)一圈脈沖數(shù)為例，在參數(shù)分類0里找到對應(yīng)的參數(shù)，將電機(jī)一圈脈沖數(shù)設(shè)置為10000，表示給電機(jī)發(fā)送10000個脈沖可使電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈，設(shè)置完成再將參數(shù)寫入驅(qū)動器。

　　修改其他參數(shù)也是在參數(shù)一覽的細(xì)分選項中查找到對應(yīng)參數(shù)后修改，可一次修改多種不同類型的參數(shù)后傳入驅(qū)動器，修改完成要寫入驅(qū)動器的EEPROM才生效，參見下節(jié)。

　　(二)參數(shù)寫入驅(qū)動器

　　驅(qū)動器的參數(shù)設(shè)置完成后，先點擊“傳送”將修改的全部參數(shù)傳入驅(qū)動器，再點擊EEP，將參數(shù)寫入驅(qū)動器的EEPROM，給驅(qū)動器重新上電后修改的參數(shù)生效，圖片上值修改了輸入?yún)?shù)，在下圖參數(shù)一覽中可參看多中類別的參數(shù)并修改。

　　(三)驅(qū)動器報警

　　以下三種途徑查看驅(qū)動器報警信息。

　　1.查看ZDevelop軟件命令與輸出窗口打印的驅(qū)動器報警信息，或查看AXISSTATUS軸狀態(tài)指令的值，根據(jù)報錯信息修改軸參數(shù)。

　　2.觀察驅(qū)動器上LED面板上是否有報錯信息，報錯會顯示錯誤碼，根據(jù)驅(qū)動器手冊排查錯誤，修正后將報警清零。

　　3.打開驅(qū)動器軟件的報警窗口，也能看當(dāng)前驅(qū)動器是否有警報，或查詢歷史警報。

　　在驅(qū)動器軟件里查詢報警信息，提示報警的原因以及解決辦法。

　　5　脈沖軸的使用

　　(一)接線配置

　　ZMC412接一臺伺服驅(qū)動器，電機(jī)帶編碼器，將脈沖輸出信號和編碼器輸入信號均接入控制器上的AXIS 0軸接口上，此時，電機(jī)軸號為軸0，電機(jī)軸對應(yīng)的編碼器的軸號為軸16，電機(jī)軸的軸類型默認(rèn)為7，編碼器的軸類型默認(rèn)為3。

　　軸0是脈沖軸，DPOS為真，MPOS為假;軸16為編碼器軸，DPOS為假，MPOS為真。

　　正常運行時軸16的MPOS跟隨軸0的DPOS。

　　(二)試運行

　　1.脈沖軸使能

　　脈沖軸打開對應(yīng)的軸接口內(nèi)的通用OUT口操作軸使能，針對ZMC412，使用的AXIS 0軸接口，打開OUT12便可使能，使能時驅(qū)動器端傳出運行的聲音，判斷軸是否使能可在保證安全的條件下，用手旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸，能旋轉(zhuǎn)說明未使能，旋轉(zhuǎn)不動說明已使能。

　　在使用前先進(jìn)行軸參數(shù)初始化之后，軸參數(shù)如UNITS，ATYPE，SPEED，ACCEL，DECEL等基礎(chǔ)參數(shù)，便可執(zhí)行運動指令。

　　脈沖軸的回零使用控制器提供的回零方式。

　　2.手動運動排查故障

　　由于脈沖接線相對復(fù)雜，試運行時先使用用“手動運動”窗口查看電機(jī)是否能轉(zhuǎn)動，調(diào)試階段將脈沖當(dāng)量UNITS設(shè)小一點，觀察軸的運行狀態(tài)后慢慢增大，若電機(jī)無法轉(zhuǎn)動需要進(jìn)行問題排查。

　　脈沖軸故障排查步驟：

　　“左”、“右”操作時可能會出現(xiàn)的問題及解決辦法：

　　(1)電機(jī)不動，但DPOS改變。

　　此時控制器脈沖已發(fā)出，檢查驅(qū)動器有無報警、電機(jī)接線是否正確。

　　也可能是UNITS設(shè)置過小，電機(jī)在轉(zhuǎn)動，但是轉(zhuǎn)動不明顯。

　　(2)電機(jī)只往一個方向轉(zhuǎn)動。

　　查看電機(jī)控制方式，目前控制器脈沖軸只能用雙脈沖和脈沖+方向兩軸控制模式，不可使用正交脈沖控制。

　　(3)只操作某一邊時電機(jī)才轉(zhuǎn)動。

　　檢查電機(jī)接線。

　　電機(jī)當(dāng)前控制模式與控制器當(dāng)前控制模式不同，控制器默認(rèn)為脈沖+方向控制，使用INVERT_STEP指令可以修改。

　　(4)電機(jī)不動，DPOS也不改變。

　　檢查軸參數(shù)AXISSTATUS是否報警。

　　3.下載運動控制程序

　　手動運動測試可以正常運轉(zhuǎn)之后，再下載程序運行運動控制指令。軸0為脈沖軸，給軸0發(fā)運動控制指令MOVE(200)，軸16為軸0的編碼器反饋。

　　示波器采集四個通道的波形，分別為脈沖軸軸0的位置DPOS和速度MSPEED、編碼器軸16的反饋位置MPOS和反饋速度MSPEED。

　　正運動技術(shù)運動控制器多軸插補(bǔ)運動指令的使用就講到這里。更多學(xué)習(xí)視頻及圖文請關(guān)注我們的公眾號“正運動小助手”。

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