花了三年时间开发的四轴运动控制卡，可以替代mcx314运动控制IC

Posted 2020-10-01 wendyboy

采用pci + FPGA架构，所有的运动控制通过一个FPGA实现，性能达到日本mcx314运动IC的水平，主要性能如下：

 

主要技术指标跟性能：

● 32位PCI总线，4轴伺服/步进电机控制；

● 40路光耦隔离输入；

● 20路光耦隔离输出；

● 任意2-3轴直线插补，任意2轴圆弧插补；

● 多种控制方式：外部信号驱动，步进插补功能，定量运动，连续运动，自动回零运动，多轴插补，圆弧插补、紧急停止等；

● 直线/S形曲线加减速；

● 连续插补；

主要特征：：

● 32位PCI总线，即插即用；

● 4轴伺服/步进电机控制；

● 最大脉冲输出频率为4MHz，脉冲输出的频率误差小于0.1%；

● 脉冲输出可用单脉冲（脉冲+方向）或双脉冲（脉冲+脉冲）方式；

● 4轴均有位置反馈输入，32位计数，最大计数范围 -2,147,483,648 ～ +2,147,483,647；

● 直线或S曲线进行加/减速；

● 任意2-3轴直线插补，插补精度是±0.5LSB；

● 任意2轴圆弧插补，插补精度是±0.5LSB；

● 可用连续插补功能，最大驱动速度4MHz；

● 每轴都有2个32位比较寄存器，用于逻辑位置计数器或者实际位置计数器的位置大小比较，可用于软件限位；

● 可接收伺服马达驱动器的各种信号，如编码器Z相信号、到位信号、报警信号等；

● 每轴有3个STOP信号，可用于原点搜寻、编码器Z相搜寻；

● 运动中可以实时读出逻辑位置、实际位置、驱动速度、加速度、驱动状态；

● 位置计数器具有可变环形功能，逻辑位置计数器及实位数器是32位长的上/下环形计数器；

● 每轴有8入4出光耦隔离数字I/O，除2限位信号外均可作为通用I/O使用，数字输出可用于伺服开启，伺服报警复位等信号；

● 可以使用固定线速度模式；

● 自动回原点功能；

● 外部信号触发的同步停止功能；

● 目标位置同步停止功能；

● 手轮和外部信号操作功能；

功能描述：

● 脉冲输出方式：4路脉冲输出，脉冲/方向，脉冲/脉冲，最高输出频率4MHz，误差控制在0.1%范围内。

● 编码器输入：最高输入频率4MHz，4轴A/B相相差脉冲输入、上下脉冲输入或方向脉冲输入，脉冲倍频：4、2、1；

● 积分型滤波器除噪处理；

● 开关量输入：40通道光耦隔离输入，包括每轴2个正负限位信号，输入电压5-24V，隔离电压2500VDC； ● 开关量输出：20通道光耦隔离输出，NPN集电极开路，5-24VDC，最大电流100mA；

● 控制方式：提供多种控制方式：如外部信号驱动、自动回原点、同步控制、位置锁存、步进插补功能、定量运动、连续运动、回零运动、多轴插补、圆弧插补、紧急停止等。插补一般用定速运动，也可用直线/S曲线加减速（S曲线加减速不能用于圆弧插补）；

● 外部信号驱动可以实现定量驱动、连续驱动和手轮驱动；

● 位置锁存可以锁存内部计数器的脉冲和外部编码器的脉冲；

● 自动回原点模式；

● 同步控制是在指定信号的状态变化时，运动轴按照事先设定的方式动作；

● 步进插补是指单步执行插补运动，包含命令驱动和外部信号驱动两种方式；

● 连续插补运动：在插补过程中输入下一条指令的插补数据，以便提前处理，保证脉冲输出的连续性，使插补过程平滑、连续，可有效提高加工精度；

● 位置管理：采用两个加/减计数器，一个用于内部管理驱动脉冲输出的逻辑位置计数器，一个用于接收外部的输入，输入信号可以是A/B相输入的编码器或光栅尺，也可是上/下脉冲的输入信号，作为实际位置计数器，计数器位数高达32位，最大范围–2,147,483,648～+2,147,483,647。外部输入也可用于手轮输入，作为普通的计数。

● 速度控制：速度控制可用固定线速度、定速和直线/S曲线加减速，在定量驱动时可防止速度曲线产生三角波形。