经典4轴运动控制芯片资料分享(支持S型加减速)

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 楼主 | 2014-5-16 13:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-6-1 10:26 编辑

:D
压缩版资料在后面,有需要的可以下载;

目前做的运动控制专用芯片有日本的NPM,NOVA公司的,还有国产的微芯科技等,韩国也有1家,叫啥忘了,基本买不到;

      运动控制芯片是专门为精密控制步进电机和伺服电机而设计的专用处理器。用户使用运动控制芯片以后,所有实时运动控制可交由运动控制芯片来处理,大大简化了运动控制系统的软硬件结构和开发工作。产品应用于 (数控机床、雕刻机、工业机器人、医用设备、绕线机、自动仓库、绘图仪、点胶机、IC电路制造设备等领域)所设计的高端器件,在军事自动化(MA)、工厂自动化(FA)、办公自动化(OA)和家庭自动化(HA)领域大显身手。

接口电路参考,韩国人设计的;









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 楼主 | 2014-5-16 14:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 14:24 编辑

      运动控制芯片可控制4轴的脉冲序列输入之伺服马达、步进马达的运动控制芯片,可以进行各轴独立的定位控制、速度控制,另一方面亦可在4轴中任意的选择2轴或是3轴来进行圆弧、直线、位方式插补。

      运动控制芯片能与8/16位数据总线接口,通过命令、数据和状态等寄存器实现4轴3联动的位置、速度、加速度等的运动控制和实时监控,实现直线、圆弧、位元3种模式的轨迹插补,输出脉冲频率达4MHz。每轴都有伺服反馈输入端、4个输入点和8个输出点,能独立地设置为恒速、线性、非对称S曲线加/减控制、非对称梯形加/减速控制方式,并有2个32位的逻辑、实际位置计数器和状态比较寄存器,实现位置的闭环控制。增加了自动搜寻原位、输入信号滤波器、同步动作、输出脉冲32位、园弧/直线插补脉冲范围32位、完全S曲线加减速的非对称、手动设定模式、位置计算器的可变环形、Z相输入的实位计数器的清除、实位计数器的增减反转等功能。

1、非对称S曲线\对称和非对称梯形加减速;精确度< 0.1%
2、输出速率1PPS-4Mpps、CLK=32MHz时可达2PPS-8Mpps;
3、自带32Bit圆弧/直线插补;
◆控制轴 独立4轴
◆CPU数据总线长度 可选8位/16位
◆直线插补—任意两轴或三轴
插补速度 1~4MPPS
插补位置精密度 ±0.5LSB以下(在全插补范围内)
◆圆弧插补—任意两轴
插补范围 各个轴-2147483646~+2147483646
插补速度 1~4MPPS
插补位置精密度 ±1LSB以下(在全插补范围内)
◆位模式插补—任意两轴或三轴
插补速度 1~4MPPS(但依靠CPU数据设定时间)
◆其他插补功能
*线性常数 *连续插补 *插补步进传送(命令/外部信号) *复数芯片多轴直线插补
◆电气的特性
动作温度范围 -40~85℃
动作电源电压  ±3.3V±10%标值电流21mA(30mA max)
输出/入信号电平 CMOS、TTL可以连续
输入时钟 16.000MHz(标准)
◆封装:LQFP144个脚,脚距:0.65mm  无铅
外形尺寸:22 x 22 x 3.05mm

 楼主 | 2014-5-16 14:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 15:08 编辑

国产运动控制芯片资料:



附录   变量参数计算公式                                             
CLK
频率设置:fclk(Hz)
R Range setting  (范围设置)
SV Initial speed setting (初始化速度设置)
V Drive speed setting(驱动速度设置)
A Acceleration setting (加速度设定)
D Deceleration setting(减速度设定)
K Jerk settingJerk 设定)
L Deceleration increase rate  setting(减速度速率设定)
PPS pulses per second(脉冲数/);

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 楼主 | 2014-5-16 14:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-17 13:44 编辑

原理图分享

韩国人设计的PCL6045BL运动控制芯片参考原理图






      


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 楼主 | 2014-5-16 14:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 16:39 编辑

在S曲线方式加/减速驱动时,加速度曲线并不是线性的。加速度的值是以梯形的方式按线性变化的。
    在加速中,有三个不同加速度值的区域。在开始阶段,加速度按线性方式以一定的加速度率从0增加到一个固定的值A。也就是说,这时驱动速度在a区域是按抛物线方式增长;然后,在b区域中,驱动速度以一个恒定的加速度增长;而在区域c中,加速度按照减速率 线性减至0.这样,S曲线的加速过程就分为了a、b、c三个区域。
而减速过程则与加速过程相反,在d、e、f区域按照抛物线减速。
1、完整S曲线和部分S曲线
假设要求的驱动速度为V,当V(减区域a的速度)≤区域a的速度时,b区域就会消失。这种状态称为完整的S曲线,否则就被称为部分S曲线。
    如果想要执行S曲线减/减速,用户必须将WR3的D2设置为1,并且设置一下参数:
范围:R;
加速度率:
加速度 : A,加速度和减速度中的大者;
减速度 : D,单独设置中的减速度的最大值;
初始速度   : SV;
驱动速度   :  V;
输出脉冲数 : P,定长脉冲驱动时使用。

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 楼主 | 2014-5-16 14:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 16:44 编辑

脉冲输出类型选择
    输出脉冲有两种类型:一种是CW/CCW类型,另外一种是Pulse/DIR类型。在CW/CCW模式下,进行正方向驱动时,驱动脉冲从nPP/PLS输出;进行负方向驱动时,驱动脉冲从nPM/DIR输出。在Pulse/DIR模式下,nPP/PLS负责输出驱动脉冲;而nPM/DIR则负责输出方向信号(当脉冲的方向与逻辑指令一致时)。脉冲输出类型选择如下表所示。
    输出脉冲类型的选择是通过设置WR6寄存器的D6位(PLSMD)完成的。
    另外,输出脉冲的方向可以设定为与指令的方向一致或者与指令的方向相反。他们可以通过使用WR2寄存器的D7位(PLS-L)和D8位(DIR-L)进行选择。

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 楼主 | 2014-5-16 14:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 16:45 编辑

通用输出
此 IC的每个轴都有nOUT3~0,nOTU7~4的8个通用输出信号。不过nOUT7~4引脚和位置比较输出及驱动状态输出的引脚合用,所以使用这些输出时,就不能使用那些信号。
    在设定好WR4寄存器各位输出电平的值后,由nOUT3~0信号输出。使用nOUT7~4信号时,通过WR3寄存器的D7(OUTSL)设定为使用通用输出的模式。对WR3寄存器的D11~8(OUT7~4)设定输出电平的数值后,就输出。通用输出信号可以作为马达驱动器的励磁OFF,偏差计数器清除,报警复位等。复位时,WR4寄存器,nWR3寄存器的每个位被清除,所有的输出为低电平。
 楼主 | 2014-5-16 14:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 16:46 编辑

插补命令
插补命令是有关2轴/3轴直线插补、CW/CCW圆弧插补,2轴/3轴位模式插补及插补驱动的命令。插补命令不需要WR0命令寄存器的D11~8位的轴指定,请设定为0:
    进行任何一个插补,在插补驱动之前必须具备两个条件:
1、指定进行插补的轴(设定WR5寄存器的D5~D0)
2、对主轴设定指定的速度参数。
在进行插补驱动中,RR0主状态寄存器的D8(I-DRV)位为1,驱动结束后返回至0.在进行插补驱动中,插补轴的运行位n-DRV为1.
Note:插补命令的命令处理时间最多要250nSEC(CLK=16MHz):请在命令处理结束后写入下一个命令。
 楼主 | 2014-5-16 14:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 16:51 编辑

自动原点回归
    TC6014有一个自动执行原点回归序列的功能。该序列是不需要CPU介入而按照这个方向进行的:
近原点高速回归→低速原点回归 →Z相编码器回归 → 偏置驱动。这个功能是按照下表的四个步骤进行的。需要设定执行/不执行和一个每步回归方向模式。对于步1和步4,在驱动速度中被设置的高速将会执行回归操作。对于步2和步3,在原点回归速度被设置的低速将会执行回归操作。

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 楼主 | 2014-5-16 14:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 16:54 编辑

自动原点回归的注意要点
  一个原点回归速度(HV)必须被设置在一个低速以增加原点回归的位置的精确度。当输入信号变高的时候,设置一个值低于初始速度去停止直接的操作。
对于步3Z相编码器回归,Z相信号延时和原点回归速度(HV)之间的关系就变得很重要了。
■   3(Z相回归)开始的位置
在步3Z相回归步骤中,当Z相信号nIN2从正到负进行改变,这个回归功能将会停止。因此,步3开始的位置将会很稳定的同时也必须跟这些改变点有些不同。正常来说,机械调整导致步3开始的位置对Z相编码器变成180°的反方向。
■   软件限制
在自动原点回归执行的时候关闭软件限制功能。如果软件限制是有效的,自动原点回归就不能够正常的操作了。在设置一个实位置计数器跟随正常的自动原点回归之后,再设置一个软件限制。
 楼主 | 2014-5-16 14:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 16:58 编辑

TC6014是一颗4轴运动控制IC。它能够对4个轴的步进驱动器或者脉冲型的伺服电机驱动器进行位置、速度和插补进行控制。所有的TC6014的功能都是通过特殊的寄存器进行控制的,包括命令寄存器、数据寄存器、状态寄存器和模式寄存器。
芯片的供电电压为符合工业标准的3.3V电压,驱动速度和插补速度能够输出速度为:2PPS 到8MPPS(CLK = 32MHz)。当连续插补驱动开始的时候,最大的驱动速度为4MPPS。
■  4轴的独立控制
芯片的每个轴都是独立进行控制的,恒定速度、梯形、S曲线驱动功能的操作的方法都是一模一样的,示意图如下

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 楼主 | 2014-5-16 14:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 mmuuss586 于 2014-5-16 14:11 编辑

      日本NPM公司运动控制 芯片PCL6045BL能实现步进电机以及伺服电机的高速脉冲控制,

任意2轴圆弧插补,2~4轴的直线插补。4轴全部配置编码器信号输入接口(422电平差分

输入)。







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 楼主 | 2014-5-16 14:26 | 显示全部楼层
日本NPM公司的:








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 楼主 | 2014-5-16 14:28 | 显示全部楼层
日本NPM公司的:








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 楼主 | 2014-5-16 14:29 | 显示全部楼层
日本NPM公司的:







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 楼主 | 2014-5-16 14:31 | 显示全部楼层
日本NOVA公司的:




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 楼主 | 2014-5-16 14:41 | 显示全部楼层
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