PCI1010运动控制卡 软件使用说明书.pdf
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1、PC11010运动控制卡 软件使用说明书目录PCI1 01 0运动控制卡使用说明书 V6.00一.概述.3二.PCI1 O1 O的功能和相关技术说明.42.1 定量驱动和连续驱动.42.1.1 定量脉冲输出驱动.42.1.2 连续脉冲驱动输出.52.2 速度曲线.62.2.1 定速驱动.62.2.2 直线加/减速驱动.62.2.3 S曲线加/减速驱动.72.2.4 脉冲宽度和速度的精度.82.3 位置管理.92.3.1 逻辑位置计数器和实际位置计数器.92.3.2 比较寄存器和软件限位.92.4 插补.92.4.1 直线插补.92.4.2 圆弧插补.102.4.3 固定线速度.102.4.4
2、位模式插补.112.4.5 连续插补.122.4.6 加减速驱动的插补.122.5 其它功能.132.5.1 外部信号控制的驱动操作.132.5.2 硬件限位(nLMTP(M).142.5.3 伺服电机报警信号(nALARM).142.5.4 伺服电机到位信号(nINPOS).142.5.5 紧急停止.142.5.6 脉冲输出类型.14三.库函数驱动程序的使用说明.153.1 函数调用举例(vc)说明.153.1.1 使用PCI1 01 0 Set DV,PCI1 01 0 Start DV定长脉冲驱动函数启动电机.153.1.2 使用PCI1 01 0 Set LV,PCI1 01 0 St
3、art LV连续脉冲驱动函数启动电机.163.1.3 使用PCI1 01 0 Start 2D函数,启动两轴同时驱动.163.1.4 使用PCI1 01 0 LINEInterpolation函数,启动两轴直线插补驱动.173.1.5 使用PCI1 01 0 CWInterpolation函数,启动两轴正方向圆弧插补驱动.183.1.6 外部信号控制的驱动函数.183.1.7 设置外部越限信号有效及停止方式.193.1.8 设置伺服马达输出到位有效.193.1.9 位插补例子.203.1.1 0 连续插例子.213.1.1 1 实际位置计数器例子.223.1.1 2 RR 寄存器.22四.驱动
4、函数库.241PCI1 01 0运动控制卡使用说明书 V6.004.1 驱动函数库函数列表.244.2 驱动函数库说明.26五.保修.36六.产品成套单.36一.概述2PCI1 01 0运动控制卡使用说明书 V6.00PCH01 0是PCI总线两轴伺服/步进电机运动控制卡,它以高频率脉冲串形式输出,控制伺服/步进电机的运 动。该卡能精确地控制所发出的脉冲频率(电机速度)、脉冲个数(电机转角)及脉冲频率变化率(电机加速度),它能满足步进电机的各种复杂的控制要求。可对电机进行位置控制、插补驱动、加速/减速等控制。具有圆弧、直线插补功能。它含有丰富的,功能齐全的软件库函数资源。在Windows9X/
5、2000/XP环境下,用户可直接使用我 们为您提供的设备驱动程序函数接口;以最大方便地使您在Visual C+、Visual Basic及各种其他软件环境中 使用本设备。以下是它的功能特点。独立2轴驱动PCI1010可以分别控制2个马达驱动轴的运动。每个轴都可以进行定速驱动,直线加/减速驱动,S曲线加/减速驱动等。2轴性能相同。速度控制输出的驱动速度范围是从1 PPS到4MPPS(pulses per second脉冲/秒)。可以运行固定速度驱动,直线加/减速 驱动,S曲线加/减速驱动。加/减速驱动可以使用自动和手动2种操作方法。脉冲输出的频率最大误差土0.1%(在 CLK=1 6MHZ时),
6、驱动脉冲输出的速度可以在驱动中自由变更。非对称直线加/减速驱动运行梯形加减速驱动时,加速度和减速度可以设定不同。S曲线加/减速驱动每个轴可以用S曲线加/减速设定,使用S曲线命令还可以对抛物线加/减速驱动输出脉冲进行设定。止匕外,对于定量驱动,我们使用独特的方法避免在S曲线加/减速中发生三角波形。2轴直线插补可以选择2轴直线插补驱动。插补坐标是从当前位置到-8,388,607+8,388,607之间。在整个指定的直线插补 范围内,插补精度是0.5LSB。插补速度范围从1 PPS到4MPPS。圆弧插补可以选择2轴进行圆弧插补。插补坐标范围是从当前位置到-8,388,607+8,388,607之间。
7、在整个指定的圆弧 曲线插补范围内,插补精度是0.5LSB。插补速度范围从1 PPS到4MPPS。2轴位模式插补收到在高位CPU上计算的位模式插补数据后,可以用指定的驱动速度连续输出插补脉冲,用这种方式可以 产生任何插补曲线。连续插补直线插补,圆弧插补,直线插补等等。这样可以不停地运行每个插补接点的插补驱动,连续插补的最大驱动 速度是2MHz.固定线速度控制这是一种在插补驱动中保持插补轴合成速度的功能。位置控制每个轴都有2个32位位置寄存器,一个是在芯片内部管理驱动脉冲输出的逻辑位置计数器。另一个是管理 从外部编码器来的脉冲的实际位置计数器。比较寄存器和软件限制功能每个轴都有2个32位比较寄存器
8、(COMP+COMP-),用于跟逻辑位置计数器或者实际位置计数器的大小比较。在驱动时,可以从状态寄存器读出比较寄存器和逻辑/实际位置计数器之间的大小关系。大小关系有变化时,可 以产生中断(但要设定中断有效)。输入信号滤波器PCI1 01 0内部的每一个输入信号的输入端都装备积分型的滤波器。可以设定哪一个输入信号的滤波器功能变 为有效或无效。滤波器的时间常数从8个种类里选择1个。由外部信号驱动每个轴都可以用外部信号(nEXPP,nEXPM)进行+/-方向运行的定量驱动和连续驱动。这个功能在手动操作 时,可以减轻CPU的负担。伺服马达的各种信号PCHOIO接受来自伺服马达驱动器的信号。如2相编码器
9、信号,定位信号,报警信号等。实时监控功能在驱动中,可以实时读出逻辑位置计数器、实际位置计数器、加速度、力口/减速状态(加速中、定速中、减速中)。二.pcnoio的功能和相关技术说明2.1 定量驱动和连续驱动3PCI1 01 0运动控制卡使用说明书V6.00各轴的驱动脉冲输出一般使用正方向或负方向的定量驱动命令或者连续驱动命令。2.1.1 定量脉冲输出驱动定量脉冲驱动是以固定速度或加/减速度输出指定数量的脉冲。需要移动到确定的位置或进行确定的动作 时,使用此功能。力口/减速定量驱动如图2.1.1所示,输出脉冲的剩余数比加速累计的脉冲数少时就开始减速,输 出指定的脉冲数后,驱动也结束。进行加/减速
10、的定量驱动,需要设定下列参数:倍率 加/减速度 初始速度 驱动速度 输出脉冲数Multiple Acceleration StartRate DriveRate nPulseNum 在驱动中改变输出脉冲数在定长脉冲驱动中,输出脉冲数是可以改变的。脉冲输出状况将如图2.1.2或图2.1.3。力口/减速驱动 中,开始减速时,如果输出脉冲数有变更的话,重新开始加速(如图2.1.3)。如果变更的输出脉冲数比已经 输出的脉冲数要少的话,立即停止(图2.1.4)S曲线减速时输出脉冲有变化的话,不能正确运行S曲线速度驱动速度初始速度速度驱动速度PCHOIO运动控制卡使用说明书V6.00改变输出脉冲数初始速度
11、0时间图2.1.4减少脉冲数 加/减速驱动的缓冲值设置用户在定长脉冲驱动情况下可以改变加/减速点,如图2.1.1所示。PCI1 01 0将自动地计算出力口/减速点,并且使加速段的脉冲数等于减速段的脉冲数。当为减速设置缓冲值(shift pulses)时,PCIIOIO将会因为 缓冲值提前开始减速。减速完成后剩余的脉冲数(shift pulses)将会以初始速度输出,如图2.1.50 PCHOIO 初始化时,缓冲脉冲数(shift pulses)的默认值为80在直线加/减速定长脉冲驱动时并不需要改变缓冲脉冲 数。S曲线加/减速定量驱动中,如果驱动完毕速度降不到初始速度的话,要把加速计数器偏移值设
12、定为适2.1.2连续脉冲驱动输出当将PCI1 O1 O卡的脉冲输出模式设置为连续驱动状态时,PCI1 O1 O将一直以特定的速度驱动脉冲输出直可用减速至停DecStop”和立即停止InstStop”等函数中断连续驱动脉冲;也可由外部信号使其制动。2.2速度曲线各轴的驱动脉冲输出一般使用正/负方向的定量驱动或连续驱动命令。止匕外,以设定模式或设定参数来产 生定速、直线加/减速、S曲线加/减速的速度曲线。2.2.1 定速驱动定速驱动就是以一成不变的速度输出驱动脉冲。如果设定驱动速度小于初始速度,就没有加/减速驱动,而是定速驱动。使用搜寻原点、编码器Z相等信号时,找到信号后马上要立即停止的话,不必进
13、行加/减速 驱动,而是一开始就运行低速的定速驱动。如图2.2.1。为了定速驱动,需要设定下列参数:倍率 加/减速度 初始速度 驱动速度o 输出脉冲数Multiple Acceleration StartRate DriveRate nPulseNum5PCI1 01 0运动控制卡使用说明书V6.00设定参数例子设定1 000PPS运行定速驱动Multiple=1;StartRate=1000;DriveRate=1000;倍率初始速度驱动速度图2.2.1恒速驱动初始速度速度驱动速度时间-2.2.2 直线加/减速驱动直性加/减速驱动是线性地从驱动开始的初始速度加速到指定的驱动速度。定量驱动时,由
14、于加速的计数器记录加速所累计的脉冲数。当剩余输出脉冲数少于加速脉冲后就开始 减速(自动减速)。减速时如果不设定减速度的值则用加速度的值。当在加速驱动过程中出现减速指令,或在定量脉冲驱动中输出脉冲数少于加速至驱动速度所要的脉冲 数,则PCI1 01 0将在加速阶段便开始减速,如图222所示。通常,加速脉冲数和减速脉冲数是相等的。但 是,当使用手动减速时(HandDec)则就不同了。速度运行速度初始速度图2.2.2直线加/减速为了直线加/减速驱动,下列参数需预先设定。记号:需要设定时设定。oO倍率 加速度 减速度 初始速度 驱动速度 输出脉冲数Multiple Acceleration Decel
15、eration StartRate DriveRate nPulseNum;定量驱动时使用如图2.2.3,从实际初始速度500 PPS加速至15 000 PPS,时间为0.3 S(秒)则 输出频率的倍数Multiple=2(初始化后默认值为M=1)如图2.2.4,从实际初始速度500 PPS加速至15 000 PPS,时间为0.3 S(秒)则6PCI1 01 0运动控制卡使用说明书V6.00最高输出频率的倍数Multiple=2(初始化后默认值为M=1)初始速度 StartRate=500 PPS/M=250 PPS驱动速度 DriveRate=1 5000PPS/M=7500 PPS力口速度
16、 Acceleration=(1 5000-500)PPS/0.3S/M=241 67 PPS/S减速度 Deceleration=(1 5000-500)PPS/0.1 S/M=72500 PPS/S图2.2.4定长脉冲驱动模式加/减速度不同2.2.3 S曲线加/减速驱动驱动速度加/减速时,PCI1 01 0线性地增加/减少加速度/减速度,以产生S型速度曲线。S曲线加/减速驱动如图4.5.3所示。驱动开始加速时,加速度以指定的加速度的增加率(AccelerationAK)从0线性增加到指定的加速度值(Acceleration),因此,这个速度曲线成为二次抛物线(a区 间)。加速度达到指定数值
17、(Acceleration)后保持此数值。这 时速度曲线是直线型的,速度在加速中(b区间)。目标速度 及驱动速度和当前速度的差值比相应时间增加所增加的速度 少时,加速度趋向0。当减速时和加速时一样,减速度以指定 的增加率(AccelerationAK)增大到减速度值,然后减速度保 持一段时间不变,最后减速度减少直到0。这样具有部分固定 加速度的加速为部分S曲线。另一方面,在a区间若在加速度达到指定数值(Acceleration)前,目标速度(DriveRate)和当前速度的差 值比相应时间增加所增加的速度少时,b区间就消失,只有a 和c区间。这种没有固定加速度的加速称为完全S曲线加速。图4.5
18、.3 S曲线加减速驱动要执行S曲线加/减速,需要设定下列参数。倍率 Multiple 加速度/减速度的变化率AccelerationAK 加速度Accelerationo 减速度 Deceleration;分别设定加/减速度时,此为减速度指定数值 初始速度 StartRate驱动速度DriveRateo输出脉冲数nPulseNum;定量驱动时使用参数设定例子1(完全S曲线)如右图所示,是在0.4秒内用完全S曲线加速增加至40KPPS 的例子。首先,在计算上不考虑初始速度(把它当作0)。因为是完全S 曲线加速,所以在0.4秒的1/2(0.2秒)把速度增加至40KPPS的 1/2(20KPPS),
19、在剩下的0.2秒增加至40KppS。这时加速度线性 的增加直至0.2秒。在右下图中,加速度Acceleration=X(直线斜 率)Xt(时间),已知初始速度是0,0.2秒后为20K,而加速度又是速度的导数,所以,dv/dt=XXt,计算得X=1 000K,0.2秒的加速度是 100,000X0.2=200KPPS/SEC,力口速度的增力口率是(AccelerationAK)200K/0.2=l,000KPPS/SEC207PCI1 01 0运动控制卡使用说明书V6.00运行完全S曲线加/减速时,速度取决于加/减速度的变化率,所以为了避免产生部分S曲线,力口/减速度要设定200KppS/SEC
20、以上的数值。倍率 加/减速度的增加/减少率 加速度 初始速度 驱动速度Multiple=1 0;AccelerationAK=1 00,000;1 00,000X1 0(倍率)=1 000KAcceleration=20,000;20,000 X 1 0(倍率)=200KStartRate=1 00;1 00X 1 0=1 000DriveRate=4000;4000 X 1 0=40,0002.2.4脉冲宽度和速度的精度 驱动脉冲的脉冲比率对于各轴正/负方向上的驱动脉冲,由驱动速度决定的脉冲周期时间有土 1 SCLK(CLK=1 6MHz时为 1 25nSEC)的误差,并且基本上分布在高电平
21、50%和低电平50%。举例如下图所示,设定倍率为1,驱动 速度1 000PPS,驱动脉冲输出高电平宽度=500口 S,低电平宽度=500口 S,周期=1.0mSMultiple=1StartRate=1000 PPSDriveRate=1000 PPS500|J S500|J S1.00 ms当处于加速时,低电平脉冲长度小于高电平脉冲长度;驱动速度将会提高 反之,当处于减速时,低电平脉冲长度大于高电平脉冲长度;驱动速度将会降低。驱动速度精度因为PCI1 01 0的CLK时钟为1 6MHz,产生驱动脉冲的电路是由IC内SCLK来驱动的。SCLK由时 钟信号CLK2分频而得。若CLK输入是标准的1
22、 6MHz,SCLK就是8MHz.要产生某个频率的驱动脉冲,并且是没有抖动的均匀频率驱动脉冲,它的频率周期只能是下图所示SCLK周期的整数倍。PCI1 01 0初始化后,最高速度(输出脉冲频率)默认值为8Ko驱动速度越高,精度越低。即使是驱 动速度很高,PCI1 01 0仍就能保持相对的精度;驱动脉冲的精度仍在0.1之内。不会影响驱动电机的工8PCI1 01 0运动控制卡使用说明书V6.002.3 位置管理2.3.1 逻辑位置计数器和实际位置计数器PCI1 01 0对每一个轴都有一个逻辑位置计数器和实际位置计数器。逻辑位置计数器计数是计数PCI1 O1 O 卡发出的正/负方向输出脉冲。当发出一
23、个正向脉冲时,计数器将自动加1,当发出一个负向脉冲时,计 数器将自动减1。实位计数器计数来自外部编码器的输入脉冲,输入信号可以设定为2相脉冲输入或上/下脉冲输入。2相脉冲输入模式当设定为2相脉冲输入后,按正逻辑当A相超前时向上计数,当B相超前就向下计数。由2个信号的 上升沿和下降沿进行向上/下计数。nECAnECB往上上计数往下计数下脉冲输入模式nECA作为向上计数输入,nECB作为向下计数输入,由脉冲的上升沿计数。nECA nECB往上计数:往下计数PCI1 01 0可以在任何时候写入或读出2个计数器的数据,我们提供了 PCI1 01 0_ReadLP,PCI1 01 0_ReadEP 函数
24、分别读出逻辑计数器和实位计数器的值。计数范围在-2,1 47,483,648+2,147,483,647之间。2.3.2 比较寄存器和软件限位PCI1 01 0对每一个轴都有2个32位寄存器(上下限位寄存器COMP+COMP-)用来与逻辑位置计数 器或实际位置计数器进行比较。把2个比较寄存器的比较对象设定为逻辑计数器还是实位计数器,可由函 数指定,COMP+寄存器主要用来检测逻辑/实位计数器计数的上限。当逻辑/实位计数器的值大于COMP+寄存器的值时,PCI1 O1 O的RR1寄存器的DO位就置1。另一方面,COMP寄存器用来检测逻辑/实位计 数器某个范围的下限。当逻辑/实位计数器数值小于CO
25、MP一寄存器的数值时,RR1寄存器的D1位就置lo 可以把COMP+寄存器和COMP一寄存器用于正/负方向的软件限制来运行。我们提供PCI1 01 0_SetCPP(hDevice,AxisNum,Direction,Data)函数供选择是逻辑寄存器还是实位寄存器,并设定正方向软件限位有效,在驱动中,如果逻辑/实位计数器的值大于COMP+的值就执行减速停止,并且RR2寄存器的DO为1;PCIlOlO SetCPM(hDevice,AxisNum,Direction,Data)用于设定反方向软件限位,并选择是逻辑寄存器还是实 位寄存器,当执行负方向驱动命令并且逻辑/实位计数器的值小于COPM+寄
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