凌华科技发表高级运动控制卡PCI-
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整合机器视觉与运动控制的专家-凌华科技发布旗下旗舰型高级四轴与八轴运动控制卡——PCI-，PCI-是第一张功能与性能可直接与欧美大厂相媲美的运动控制卡，具备高性能的运动控制表现，通过硬件实现的全闭环控制、含PID前馈增益控制，伺服更新率可高达20 kHz。支持多样化运动控制功能，如实时的轨迹多轴插补运动。通过程序下载，最高可同步实时执行八种独立任务。PCI-并免费提供易于使用的应用工具，包含丰富的运动控制应用函数及用户诊断和操作接口，可实现更高速度、更高精度的运动控制能力。PCI-高性价比的产品定位，可为国内机台设备商使用者节省高达25-50%的成本。
凌华科技PCI-高级运动控制卡同时支持模拟式与脉冲式指令，可连接各种不同类型的伺服、步进、直线电机。PCI-提供硬件实现的全闭环控制、含PID前馈增益控制，可支持高达20kHz伺服更新率及二阶滤波器，可明显消除在执行高速、高精度点对点运动时的噪声干扰或机械共振现象，非常适合电子组装测试应用，与半导体产业设备等。通过“程序下载”功能，最高可同步实时执行八种独立任务，以有效节省CPU成本与资源。此外，PCI-进一步提供多轴插补功能，如3D直线/圆弧/螺线补间，适用于如激光雕刻、涂胶及传统轨迹加工的产业应用。
“不论是在电子组装的检测设备，LED制造、太阳能晶圆生产设备、半导体测试设备及自动光学检测设备等，或是产业加工机械如激光加工机、切割机具、多轴同步加
工设备等，关键核心技术均在运动控制能力的展现，因此制程所需的高精度与高稳定度的制造设备与检测机台必然需搭配高性能等级的运动控制模块。”凌华科技产品经理杨家玮说到。“过去我们所接触到的设备商，最大的困扰莫过于必须使用价格高昂的欧美产品，不但价格昂贵，而且在缺乏及时有效的产品支持以及客制化服务。另一类型客户的困扰则是现有的运动控制模块，已经达到性能的极限，许多进阶的应用需求已经无法实现。”“凌华科技新推出的旗舰产品正是为了满足这样的需求，PCI-8254/PCI-8258可提供更佳的运动控制性能，并可降低至少25%的成本，客户可轻易升级其设备性能且不再担忧欧美运动控制产品高价格的束缚。”
凌华科技PCI-同时提供“MotionCreatorPro 2” Windows-based运动控制软件开发工具。通过新增的轴设置精灵(Setup Wizard)、自动调整(Auto-tuning)等实时性的图形化接口，可轻易完成各轴运动参数的设定，并提供频率响应分析工具，可观测运动系统时域及频域诊断与分析，提升系统效能。可大幅度降低用户初期设定及调整的开发时间。
此外，凌华科技PCI-适用Windows? XP及Windows? 7(32位)的操作系统，PCI-支持带隔离16通道数字输入与16通道数字输出，用户可节省额外I/O卡的建置成本。　　【摘 要】本文介绍了一种基于NI运动控制卡的伺服电机控制系统。该系统采用美国国家仪器的PCI-7344运动控制卡产生脉" />
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基于NI运动控制卡的伺服电机控制系统研究
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　　【摘 要】本文介绍了一种基于NI运动控制卡的伺服电机控制系统。该系统采用美国国家仪器的PCI-7344运动控制卡产生脉冲和方向信号、UMI-7774接线盒、台达伺服驱动器、台达伺服电机，用Labview图形化编程软件编程，调用运动控制卡的相关函数进行运动控制。可以动态控制轴的转速和转向，实现一个轴的往复运转，而且可以实现两个轴的同步。 中国论文网 /8/view-6139841.htm　　【关键词】NI运动控制卡；伺服电机；运动控制；Labview 　　Servo Motor Control System Based on the NI Motion Controller Board 　　HE Chang-yong1 ZHANG Hou-jiang1 LU Dun-min1 ZU Han-song1 WANG Chao-zhi2 　　（1.School of Technology Beijing Forestry university， Beijing 100083，China； 　　2.Beijing Zhong Ke Fan Hua Technology Co.， Ltd.， Beijing 100192，China） 　　【Abstract】A kind of servo motor control system based on the NI motion controller board was introduced. The system adopts national instruments PCI-7344 motion controller board to generate pulse and direction signals， UMI-7774 terminal block， Delta servo drive ，Delta servo motor and use Labview which is a kind of graphical programming software to design operating screen program， through recalling the related function of motion controller board to motion control. The system can control speed and direction of axis dynamically， realize an axis reciprocating， what’s more it can make two axes synchronous. 　　【Key words】NI motion controller board； Servo motor； Motion control； Labview 　　目前，伺服电机常见的控制方式有单片机控制、DSP控制、ARM控制、PLC控制、PC机+运动控制卡等。单片机、DSP、ARM控制编程比较复杂，要从低层做起，通常需要设计和加工相应微处理器系统电路板、开发周期比较长、需要编程人员对微处理器控制非常熟练；PLC适用于工厂等环境比较恶劣的场所，而且PLC大部分用于运动过程比较简单、轨迹固定的工况下[1]，运动控制卡是一种基于PC机更加柔性、更加开放式的控制方式，PC机负责人机交互界面的管理和实时监控、而运动的所有细节都由运动控制卡来实现，充分的将两者结合起来――PC机强大的数据处理功能、运动控制卡对电机的精确控制，大大提高了系统的可靠性和准确性[2]，而且运动控制卡二次开发很方便，由此运动控制卡得到越来越多人的应用。 　　1 NI运动控制卡简介 　　众所周知 NI公司（美国国家仪器公司）是测试测量的领头羊，其“软件即是仪器”、“图形有边，系统无界”的思想使测试、测量进入了一个新的领域。程序采用Labview编程，它是一种真正意义上的图形化编程语言，“所见即所得”，与C、Basic等文本语言相比，它在编程中有更详细的提示信息，如函数的功能、参数类型等，程序员不需要记忆那些枯燥的函数信息[3]。NI公司首先将其扩展到测试、测量最相近的领域――运动控制，早在Labview7.1版本就已经有正式的运动控制模块，NI公司相继推出了PCI插槽、PXI插槽的运动控制卡，目前控制轴数最多的是8轴运动控制卡[4]。 　　PCI-7344是4轴运动控制卡，PCI总线传输效率高，支持即插即用，数据吞吐量大，是运动控制卡设计的主流[5]。每一轴均可以控制步进/伺服电机是NI运动控制中档产品之一，NI PCI-7344包括双处理器和一个实时板载操作系统，并具有多轴插值功能，循环更新率，有两个68-pin VHDCI母头的接口：Motion I/O、Digital I/O，数字I/O通道数32；PWM通道数2，最大步进输出率4MHZ；最大编码器输出率20MHZ[6]。 　　UMI-7774（4轴）是用于NI 735x、NI 734x、NI 733x运动控制卡和第三方驱动器及放大器的特殊运动控制接口。这些接口提供了各种特性，是D Sub连接和信号隔离等工业环境的理想选择。UMI-7774需要24V电源供电，还支持5-30V的隔离电源。其主要的特点：可与差分编码器连接；状态LED用于排除连接故障；16条通用数字I/O线；24V隔离；每个轴均可用D-Sub连接；信号连接电缆68pinVHDL 型；控制信号为+5v输出，电流为1A[7]。 　　2 系统组成与工作原理 　　2.1 统组成 　　系统由研华工控机IPC-610H、运动控制卡PCI-7344、接线盒UMI-7774；台达伺服驱动器ASD-A2-1521-M、台达伺服电机ECMA-E11315RS组成。图1为系统组成框图。伺服电机的功率1.5kw、扭矩7.16N.m。
　　图1 系统组成框图 　　2.2 工作原理 　　本系统采用位置控制模式，接收上位机发出的脉冲和方向的差分信号，伺服电机本身具有编码器，在伺服驱动器内部可以形成闭环，然后编码器的信号也可以输出到运动控制卡上，与上位机的输出信号形成闭环，使得系统的动态性和稳定性大大提高[8]。NI运动控制卡控制的是伺服驱动器而不是直接的伺服电机，用图形化编程语言的Labview编写上位机软件，调用运动控制卡的函数，通过运动控制卡发送脉冲或模拟量实现对伺服驱动器的控制。 　　（1）脉冲控制：驱动器工作在位置环，脉冲的多少代表走的长度，发送脉冲的频率表示速度； 　　（2）模拟量控制：驱动器工作在速度环或者电流环，模拟量的大小对应电机的速度与位置。 　　我们选用的是脉冲控制方式：PCI-7344发送脉冲和方向信号给驱动器，驱动器控制电机的运转，之所以选择脉冲控制方式，有两个方面的原因： 　　（1）可靠性比较高，不易发生飞车事故。如果采用模拟电压控制方式的话，一般的为-10v-+10v的模拟电压，10v对应正向最大转速、-10v对应反向最大转速，如果在控制过程中原件损坏或软件故障，可能造成模拟电压瞬间达到最大值，那么电机立刻就会以最高的速度运转，很容易发生飞车，对操作人员造成伤害。 　　（2）抗干扰性比较好，比较适用对环境要求比较高的场所。数字电路的抗干扰性能是模拟电路所无法比拟的。 　　但是由于采用脉冲控制方式，驱动器工作在位置控制方式，位置环在驱动器的外部，调节PID参数不是很方便，因此控制的快速性不是很高，在本系统中完全能够满足我们的要求。 　　选用的台达伺服电机是A2系列搭配高精度20-bit等级（1280000p/rev）编码器，提升定位精度与低速运转稳定度。即电机接收1280000个脉冲，电机转动一圈，根据公式：位置指令=指令脉冲输入*电子齿轮比，即，在驱动器中我们设置电子齿轮比为128，那么PCI-7344每秒发出10000个脉冲，电机就会转动一圈，也就是60r/min的速度运转，脉冲的正负决定电机的正反转。图2是台达伺服电机和驱动器以及UMI-7774的电路连接图，驱动器的主回路和控制回路都是220V电源供电，电机和驱动器之间通过动力线和编码器线相连。图3详细的描述了UMI-7774和台达伺服驱动器的连接方式，使用的是驱动器内部电源24V，4引脚是脉冲信号，12引脚是方向信号，分别与驱动器的/pulse（脉冲信号）、/sign（方向信号）相连。 　　图2 台达伺服驱动器和伺服电机以及UMI-7774接线图 　　图3 UMI-7774和台达伺服驱动器CN1接线图 　　3 控制程序的研究与实现 　　在硬件搭建、接线完成之后，我们使用Labview软件在Max和程序面板中实现单轴的加速-匀速-减速运动；单轴的循环往复运动；两轴同步等运动等。 　　3.1 单轴加速-匀速-减速运动控制 　　图4 单轴的加速-匀速-减速Max配置图 　　上图4是在Max中1-D Interactive的配置界面，按照图中的配置，就会实现单轴的加速-匀速-减速运动，可以计算，加减速时间都是1s，电机会以60r/min的速度运转，而且会转动5圈。图5是电机运动的速度-时间图，可以看出电机的加减速时间都是1s，严格符合速度-时间梯形运动轨迹。 　　图5 单轴的加速-匀速-减速的速度―时间梯形图 　　3.2 单轴循环往复运动控制 　　在程序框图中编写程序，如图6，电机的运动方式选择Absolute Position，我们把初始位置设为0，这样电机每次都会从原点开始运动。往复移动的位置，我们用数组来表示。图7为前面板图，在前面板中可以通过观察滑块的移动实时观察电机的运动位置和方向。 　　图6 单轴循环往复运动程序框图 　　图7 单轴循环往复运动前面板图（运行时） 　　图8是轴的运动轨迹图，而且Labview有数据存储功能，我们规定一个位置为起始位置，当设备断电后，重新上电之后，设备会从原来断电的位置移动到起始位置，然后再进行后续的运动，这大大的提高了系统的精度和准确性。 　　图8 单轴循环往复运动路线示意图 　　3.3 两轴同步控制（下转第30页） 　　（上接第15页）在软件中实现两个轴的同步是比较复杂的，而且有时还不好控制，并不能做到两个轴的完全同步，大胆设想在硬件连接中解决这个问题：也就是用PCI-7344的一个轴来同时给两个电机发送脉冲，这样就能做到两个轴的同步，而且还节省了UMI-7774上的轴的数量，试验效果非常好，这是大胆尝试的结果。 　　4 结语 　　基于NI运动控制卡的伺服电机的控制方式的创新点： 　　（1）相比于编写程序代码控制伺服电机，这种方式采用程序框图的方法，可读性强，而且前面板采用按钮、滑动杆可以实时显示控制量和当前的位置，人机界面友好[9]； 　　（2）实现了上位机和下位机分层控制，充分发挥了PC机强大的数据处理能力、NI运动控制卡对伺服电机的精确控制能力； 　　（3）直接调用运动控制卡的相关函数，通过Labview编程就能够完成复杂的运动控制，实现单轴、多轴的运动，开发时间短、大大提高了系统的精确性和灵活性，保证了系统较高的性价比[10]。 　　【参考文献】 　　[1]贺虎成，刘卫国.电机运动控制及其相关技术发展研究[J].电机与控制应用，2006（3）：3-6. 　　[2]高瑞，苗长云，王中伟.基于Labview的多轴运动控制系统的设计与开发[J].天津工业大学学报，）：58-61. 　　[3]阮奇桢.我和Labview.2版[M].北京航空航天大学出版社，2012. 　　[4]贺昌勇，张厚江，祖汉松，周卢婧，刘妍.基于虚拟仪器运动控制技术的现状与发展趋势[J].林业机械与木工设备，）：9-12. 　　[5]江发潮，曹正清，肖春泽.虚拟仪器在发动机测控系统中的应用[J].拖拉机与农用运输车，2002（6）：14-16. 　　[6]National Instruments Corporation.NI-7340 User Manual，2003，11[Z]. 　　[7]National Instruments Corporation.NI UMI- User Guide and Specifications，2003，11[Z]. 　　[8]林新鹏.Labview的多轴数字式伺服电机控制系统[J].科技信息，1-102. 　　[9]赵冬梅，张宾.Labview控制步进电机升降速[J].微计算机信息，5-106. 　　[10]王淑芳.基于虚拟仪器技术的直流伺服电机控制系统[J].机床与液压，）：144-146. 　　[责任编辑：谢庆云]
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品牌 Galil
型号 DMC-21x3-DC24
产品详细说明&名称马达控制卡 - DMC21x3品牌Galil DMC-21x3经济型以太网控制器及驱动器针对低成本、少接线的多轴运动多轴驱动直接与控制器相连，无需连接线缆提供高速以太网通讯的全部优势控制器处理所有运动控制工作，减轻PC编程的复杂性与工作负担成本远低于多个独立的单轴控制器和驱动器可驱动高达500W功率的步进电机，有刷及无刷伺服电机低成本、小空间应用的理想选择Galil 低成本的多轴控制器和驱动器组合&& Galil独特的经济型以太网控制驱动器产品DMC-21x3，以低成本，独立于PC的紧凑封装提供了多轴控制的优秀性能，并且减少了控制器与驱动器之间的接线。&& 每个控制驱动器的核心是Galil DMC-21x3 以太网运动控制器，该控制器可以处理了所有轴上的全部运动控制功能。这样，无需通过主机就可以完成多轴的高速运动控制。&& 此外，控制器可以通过跳线来选择各个轴的开环或闭环控制。该控制器的最大优点是驱动器与控制器的连接是通过96-pin DIN连接头插接在一起，无需连接线缆。另外一个优势就是在价格上要远低于购买多个独立的单轴控制器和驱动器。一些型号还提供了通过控制器对放大器进行设置和诊断的功能。更灵活的选择&&Galil 的组合控制驱动器，为用户提供了针对其独特产品简单配置出最佳方案的灵活性。例如，设计者可以在1-8轴里面只选择他们需要的轴数。他们也可以选择他们适用的驱动器去驱动他们选择的最高每轴500W的步进或伺服电机。需要连接外部驱动器，Galil 提供ICM-20100（及带光隔的ICM-20105）连接模块。Galil可根据要求去设计驱动板，每轴采用不同的功率何驱动方式。通过DB-28040模块可以方便的扩展数字I/O和模拟量输入。AMP-20440--多轴驱动板插件，可驱动4个最高200W的伺服电机。其它型号的驱动板可驱动最高500W的步进电机、有刷/无刷伺服电机。Galil 可以专门为用户设计每轴不同功率和驱动类型的驱动板。DB-28040--含有40个数字I/O和8个模拟量输入口的插件，可设置为SSI或并行绝对编码器接口。DMC-2143 运动控制器--高性能的1-8轴控制器，含有多样的运动模式：点对点定位，点动模式，直线和圆弧插补，电子齿轮和电子凸轮模式等等。包含一个可擦除的程序存储器，先进的PID调整功能及独立的I/O，每轴两路频率可达12M Hz的编码器反馈。96针 DIN连接口--无需连接线缆，直接与驱动器相连。DC－DC转换器--可以输入单一的9V-72V直流电源。10M的以太网接口--常用的以太网通讯格式。通过网络控制器可以和其他装置连接，如：面板，I/O，视觉系统等。RS232端口--附加的通讯串口，波特率可达19200。通过这个端口可连接到操作终端或PC上。DIN 安装附件--可用于标准安装卡槽，便于安装固定DMC-21x3的不同规格及选件。结构紧凑的板卡式1-8轴控制器型号轴数外型DMC-211314.25”x7.0”DMC-212324.25”x7.0”DMC-213334.25”x7.0”DMC-214344.25”x7.0”DMC-215354.25”x10.75”DMC-216364.25”x10.75”DMC-217374.25”x10.75”DMC-218384.25”x10.75”-DC12、-DC24、-DC48N/AN/ADIN Rail MountN/AN/A插接式驱动器和I/O选件& Galil 提供大量插接式驱动器和I/O选件。这些驱动器不用任何接线可以直接与DMC-21x3控制器的96针DIN口连接器连接。型号电机类型轴数最大电流电压其它ICM-20100外部驱动器连接板4N/AN/A&ICM-20105&4N/AN/AI/O提供光隔离SDM-20240步进―整步和半步41.4A/相12-30VDC&SDM-20620步进―细分23.5A/相12-60VDC含8路模拟输入SDM-20640步进―细分43.5A/相12-60VDC含8路模拟输入AMP-20340直流有刷41A12-36VDC线性驱动AMP-20420直流有刷23.3A20-60VDCPWM 驱动AMP-20440直流有刷43.3A20-60VDCPWM 驱动AMP-20520直流有刷或无刷2持续7A；峰值 10A18-80VDC160V option含8路模拟输入；可设置增益和诊断功能AMP-20540直流有刷或无刷4持续7A；峰值 10A18-80VDC160V option含8路模拟输入；可设置增益和诊断功能DB-28040I/O 扩展N/AN/AN/A40路数字I/O，8路模拟输入ICM-20105T外部驱动器连接板4N/AN/AI/O提供光隔离（经济型）Galil 运动控制， 我们推动世界& 全世界有超过500,000个GALIL的运动控制器在运行，Galil 在运动控制领域具有精深的专业知识和丰富的应用经验去帮助用户功地推动世界。在应用中，为大量客户解决了无数运动控制领域的难题。& 同样，我们拥有强大的运动控制器和驱动器技术支持团队。从1983年第一个基于微处理器的运动控制器到 DMC-21x3以太网控制器和驱动器，由于Galil的功能强大，使用方便，价格低廉，因此一直是领导运动控制产业的创新者。对于目前的超高速应用，Galil 提供了采用强大的精简指令集处理器，快10倍的指令处理速度的第五代控制器Accelera 系列。新的DMC-40x0 Accelera以太网控制器和驱动器全部功能都被封装在非常小的金属盒内。（如1-4轴系列为8.1”x 7.25”x 1.72”）技术先进：Galil 控制器使用32位微处理器，解决复杂的运动控制难题。运动模式包括：直线，圆弧插补，电子齿轮和电子凸轮。适用性强：Galil 控制器适用于多种应用，如：单轴和多轴、卡式、盒式、总线和独立控制器。接口类型包括：PCI、ISA、PC/104、cPCI、 VME、 USB、以太网及RS232。步进和伺服可任意混合1-8轴的运动控制。性价比高：Galil 的价格就是高性能运动控制器的最低价格。使用方便：Galil 控制器采用简单的双字母、直观的编程指令。提供了方便，快速的设置，和自动调节与分析工具。支持强大：Galil 拥有一批训练有素的高级应用工程师提供免费的技术支援。此外，我们不断增加的在线资源，随时可用。这些资源包括：新技术信息、研讨会以及网络会议等。这些资源是由Galil在运动控制领域内23年的积累来支撑的。产品规格● 系统处理器:Motorola 32-bit 微控制器● 沟通介面:Ethernet: 10base-T , RS232 高达19.2kb● 运动模式:&& 点对点定位、速度控制、2D线性及圆弧插补、角刀跟随(tangential following)&& 螺旋模式、多组主控装置电子齿轮、电子凸轮、龙门同步模式、连续路径运动、教导模式● 存储器:&& 记忆容量: 1000行×80字&& 变量个数: 254&&& 数组大小: 8000个数组,可设定30个数组● 滤波器:&& PID及速度及加速度前馈、陷波滤波器, 低通滤波器&& 速度平稳功能消除加速度之陡变(jerk)、极限&& 扭力限制、补偿调整、压电陶瓷马达(piezo-ceramic motors)控制选项● 运动参数:&& 位移: 32bit(每次运动可达±21.5 亿个解析度;自动更新; 无限延续之速度控制及向量模式)&& 速度: 伺服每秒可高达 120 万个解析度&& 加速度: 每秒平方可高达670万个解析度● 可规划数字I/O:&& 8点缓冲输入(1~4轴),16点缓冲输入(5~8轴)&& 8点个TTL 输出点(1~4轴) , 16点TTL输出(5~8轴)&& 可选配8点类比输入与40点可规划数字 I/O (DB-28040)● 高速定位捕捉:&& 1-4轴捕捉X,Y,Z,W; 5-8轴捕捉E,F,G,H(捕捉时间不超过0.1microsecond )● 专用输入:&& 主编码器输入A＋、A－、B＋、B－、I＋、I－ (±12V or TTL)&& 辅助编码器输入、前进及後退极限(TTL)、原点(TTL)、高速位置捕捉输入点● 专用输出:&& 16 bit DAC马达类比指令输出、步进马达脉冲与方向控制、驱动器致能输出&& 错误信号输出、高速位置比较输出● 最小伺服更新率(Servo Loop Update Rate):&& 1~2轴: 125 微秒、3~4轴: 250 微秒、5~6轴: 375 微秒、7~8轴: 500 微秒● 最大编码器回馈频率: 12MHz● 最大步进频率: 3MHz (全,半或微步进)● 电力规格:&1-4轴5-8轴&& +5V0.8A1.4A、-12V20mA40mA、+12V20mA40mA●DC to DC 转换选项:&& 18V~36V 输出DC24、36V~72V 输出DC48● 作业环境:&& 温度: 摄氏0~70度、 相对湿度: 20-95% RH,non-condensing● 外观尺寸:&1~4轴: 4.25" × 7.0"、5~8轴: 4.25" × 10.75"产品优点●Ethernet: 10base-T , RS232 高达 19.2kb●Ethernet支援多组主控装置及多组受控装置, 并支援TCP/IP,UDP 及ModBus协定●任一轴均可控制步进或伺服马达●编码器回馈频率: 12MH 步进输出频率: 3MHz ( 脉冲及方向 )●PID补偿与速度/加速度前馈功能, 积分极限, 陷波滤波器, 低通滤波器●运动模式: 速度控制, 点对点定位, 线性及圆弧补间, 电子齿轮&凸轮, 连续路径运动.特色: 椭圆轴比例设定, 过弯减速, 无限线段进给, 超驰进给( feedrate override)●提供200多个指令, 可执行条件式;事件驱动●程式, 变数, 阵列, 非挥发性记忆, 可同时执行8组程式●双encoders回馈, 原点复归, 正负极限●可程式I/O:&& 1~4轴使用8组TTL输入点及8组输出点&& 5~8轴使用16组TTL输入点及16组输出点●可选配8 analog input and 40 digital I/O ( DB-28040 )●各轴均配置高速位置捕捉及位置比较输出功能●底盘按装选项: DIN-Rail●输入电压 +5V, ±12V DC●使用96-pin DIN连接器直接与端子台结合(不需缆线),且端子台提供D型接头●支援Linux , DOS , 所有 Windows作业系统
供应详情价格
2600元/普通
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