脉冲驱动器的试运行可以借助ZDevelop软件进行快速验证,主要包括以下四个部分:硬件接线、ZDevelop与控制器的连接、配置轴参数、发送运动指令检查电机是否转动。如果无法运行,请参考故障排除部分解决问题。
01脉冲轴驱动器试运行流程
1、硬件接线
以ZMC432总线运动控制器为例,支持EtherCAT、EtherNET、RS232、RS485、CAN、U盘等多种通讯接口。观察控制器上的硬件接口。控制器参考架构如下所示。
您可以通过以太网网口或RS232串口连接ZDevelop软件完成试运行。
1.脉冲接口
正动科技大部分控制器的脉冲控制接口都是面板上提供的DB26母端子,如下图ZMC432的AXIS端子,板上有6个脉冲轴接口。
AIXS 端子主要包括脉冲输出端子、编码器反馈端子、驱动器使能和报警信号、5V 电源输出和公共端子,如下表所示。
参考下图完成控制器与驱动器之间的脉冲控制接线。采用差动连接方式。脉冲输出包括四个端子PUL+、PUL-、DIR+、DIR-,可一一连接到驱动器。对于带有编码器反馈的驱动设备,差分接线方法是将EA+、EA-、EB+、EB-、EZ+、EZ-分别连接到编码器。然后将引脚3连接到驱动器的使能端子,控制器使用该端子向驱动器发送使能信号。请参考上图。
AXIS 0轴接口端子中的使能信号为OUT12;
AXIS 1轴接口端子中的使能信号为OUT13;
等等等等。
使能操作:OP(12,ON)、OP(13,ON)等。
驱动器报警信号通过引脚2传输至控制器,参见上图。
AXIS 0轴接口端子中的报警信号为IN24;
AXIS 1轴接口端子中的报警信号为IN25;
等等等等。
驱动器报警输入信号需要使用ALM_IN指令进行配置:ALM_IN(0)=24、ALM_IN(1)=25等。
脉冲的单端连接方法如下图所示。下图采用共阳极连接方式,将驱动器的公共端连接到DB26提供的+5V端。
编码器单端接线图如下。编码器的A、B(无Z信号的型号仅接AB两相)与控制器的正极端子EA+、EB+一一对应。控制器的负极端子悬空,编码器的0V或接地端子,只需将其连接到控制器轴接口中的GND端子,然后根据编码器的供电要求连接电源即可。
2.IO接口
如下图所示,ZMC432支持6通道脉冲轴控制。 IO口分为普通IO口和高速IO口。普通IO口的响应频率为10KHz,高速IO口的响应频率为500KHz。 ZMC432的高速IO口除了响应速度更快之外,有的还集成了特殊功能,请参考下面的说明。
(1)输出端口
输出端口的内部电路如下图所示。输出端口0-1支持PWM脉宽调制输出,还支持高速硬件比较输出(PSO功能)。
PSO功能:PSO(PositionSynchronized Output)即位置同步输出。其本质是通过采集实时编码器反馈位置(无编码器可以使用输出脉冲位置)并与比较模式中设定的位置进行比较来控制OP高速同步输出信号。 PSO图如下。
PSO一般与激光器(或点胶注射阀等设备)的同步输出信号相位同步,在运动轨迹的各个阶段,包括加速、减速和加速,以恒定的空间(或恒定的时间)间隔触发输出开关。匀速分段,从而实现脉冲能量均匀地作用于被加工物体上。
PSO功能的特点是能够高速、稳定地输出信号。由于输出精度足够高,因此可以在整个运动轨迹上以固定距离触发输出信号,而无需考虑整体速度,即在直线部分以非常快的速度运动。圆角减速的同时,输出间距也能保持恒定。
通常圆角加工部分在整个加工流程中所占的比例相对较小,这样在保证加工效果的同时,可以最大限度地提高生产能力。
PSO 功能由HW_PSWITCH2 指令实现。该指令具有多种模式,支持等距输出、固定周期输出、自定义位置输出等,精度高、响应快。具体使用方法请参阅历史文章。
PWM功能:支持PWM的OUT要开启PWM功能,需要设置PWM的频率和占空比,用于点胶阀的流量控制和激光器的功率控制。
(2) 输入端口
输入端口的内部电路如下图所示。输入端口IN0-1支持锁存功能。
锁存:通过传感器输入信号,输入端口快速响应并锁存编码器当前位置信息,支持单次锁存和连续锁存。
2.ZDevelop连接控制器
Positive Motion的ZDevelop开发软件可以快速完成设备的试运行。控制器一般使用网口连接ZDevelop,选择IP地址进行连接。默认出厂IP 为:192.168.0.11。注意控制器必须与PC在同一网段。
您也可以使用串行端口连接到控制器。串口默认参数为波特率38400,数据位8,无校验,断电后恢复默认参数。
3.配置脉冲轴参数
连接到控制器后,首先启用驱动程序。根据硬件手册中描述的轴接口中使能信号OUT编号,发送OP(ionum,ON)打开使能。例如,ZMC432 发送OP(12, ON) 来启用AXIS 0. 驱动程序。
发送在线命令或查看“输出端口”操作OP。对于上电后立即使能的步进驱动器不需要此操作。
可以在“视图”-“手动运动”或“轴参数”窗口中快速配置以下轴参数,也可以编写新项目将命令语句下载到控制器中。
1.基础
BASE 选择脉冲轴所连接的轴号。 DB 头连接的轴号为面板上标注的轴号。
2.A型
ATYPE 设置轴类型,脉冲轴无反馈ATYPE=1/7,编码器反馈ATYPE=4/5,编码器独立访问设置ATYPE=3/6。
3.单位
UNITS 设置脉冲当量,根据驱动器一转的脉冲数配置。作为控制器的基本单位,可设定电机旋转1所需的脉冲数。如果驱动器旋转一圈有10,000 个脉冲,则可以设置UNITS=10000/360 。
换算关系:如果UNITS=10000,则线性命令MOVE(5)表示发送50000个脉冲;运行速度SPEED=10表示每秒发送100000个脉冲。
4.速度
SPEED运行速度、ACCEL加速、DECEL减速度等基本速度参数设置; SRAMP指令设置S曲线,延长加速时间,使速度变化更加平缓,减少抖动; VP_MODE指令设置SS曲线,加速过渡平滑,使轨迹更加平滑。更柔和,影响力更小。
5. 确认脉冲模式
控制器出厂默认脉冲方式为脉冲+方向。需要匹配脉冲模式才能运行,并且需要确认驱动器的脉冲模式。
控制器支持脉冲+方向、双脉冲、正交脉冲三种脉冲模式(4系列及以上支持)。可以配置正/负逻辑。
使用INVERT_STEP 指令修改脉冲模式。初始值INVERT_STEP=0,脉冲+方向模式。
语法INVERT_STEP=模式
mode:模式选择,默认0,低8位(bit 0-bit 7)代表的模式值如下:
每种模式对应的级别如下: 如果极性反转,则参考运动方向与原来相反。
高8位(bit 8-bit 15)表示方向改变保护时间,单位微秒:0-255
设置方法:INVERT_STEP(轴号)=256*100+6,双脉冲模式6,保护时间100微秒。
6.锻炼
使用视图菜单的手动运动窗口或在线命令发送MOVE直线运动命令进行调试,通过DPOS目标位置(或MPOS反馈位置)等获取轴的运动。也可以使用视图ZDevelop软件的“示波器”窗口实时采样运动波形。电机运动方向与电机极性设置和INVERT_STEP 正反逻辑设置有关。
7.参数查看
轴参数配置完成后,可以在“轴参数”窗口中查看。轴参数自动刷新并实时显示。支持双击直接修改配置参数。
轴选择:用于选择要显示的轴号信息。
参数选择:用于自定义显示的感兴趣的轴参数。
8.异常报警
当异常报警发生时,ZDevelop软件的“命令与输出”窗口会打印错误信息或生成AXISSTATUS报警提示。
AXISSTATUS 为轴状态参数,用于判断轴当前是否异常。一点点提示异常信息。可以叠加多个异常信息。检查下表进行确认。例如,AXISSTATUS 显示20h,表示当前遇到负硬限制,这将导致轴立即停止。
AXISSTATUS 显示1000h,表示脉冲频率发送太快。一般来说,这个问题只发生在高分辨率设备上。如果出现该报警,请将MAX_SPEED调大。
试运行前,请确保硬限位开关已成功配置,作为机器的安全保护,防止超调。
机器确认可以移动后,通过DATUM命令配置回零模式。 DATUM_IN 命令配置要映射到输入端口的原点传感器。回零说明请参考历史文章。
硬限位开关是限制轴的最大“允许行程范围”的限位开关。硬限位开关是安装在轴运动行程上的物理开关元件。它通常是一个传感器。硬限位开关通过指令映射到相应的输入开关信号。根据开关信号是常开还是常闭来确定信号是否需要修改。翻转设置后,如果碰到硬限位开关,相应轴会立即停止移动,停止减速度为FASTDEC。软限位开关会限制轴的“工作范围”,极限位置由指令直接设定。轴到达设定的DPOS 坐标位置后,立即使用减速度FASTDEC 停止运动,并根据实际需要配置软限位。
9. 配置语法
FWD_IN=前向硬限制访问的输入端口号,-1取消映射;
REV_IN=负硬限制访问的输入端口号,-1取消映射;
FS_LIMIT=前进运动行程限制,取消设置较大值;
RS_LIMIT=负向行程限制,取消设置较大值。
例如ZDevelop软件下方状态栏提示axis0报警,提示红色报警错误。检查轴参数中轴0的AXISSTATUS参数。提示30h。对比AXISSTATUS命令描述可知,出现正负限报警。检查限制配置。即FWD_IN(0)=0、REV_IN(0)=1对应的IN0和IN1的配置以及其相关输入INVERT_IN是否反转电平状态。
4、手动运动快速调试
关闭除ZDevelop之外的所有软件,使用ZDevelop连接控制器,下载空程序,根据前面的说明手动设置选择要调试的轴号,设置轴类型ATYPE、脉冲当量UNITS、加速度ACCEL、减速度DECEL 、速度SPEED,然后打开“视图”-“手动运动”,手动操作电机进行试运行。
操作方法:按住“左”/“右”,电机继续转动,松开则停止。 “Command Position”显示当前发出的脉冲DPOS(单位:UNITS)。填写“距离”参数,点击“移动”,勾选“绝对”时,电机移动到距离参数位置;不勾选“绝对”时,电机继续按照距离参数运动。
按照上述步骤设置后,如果电机无法转动,请参考下一节的说明进行排除。
02电机不转问题的排除
1.脉冲轴故障排除步骤
2. 错误信息
检查驾驶员是否有报警提示。如果出现报警,请根据报警错误代码检查驱动器手册并解决问题后再运行。
检查控制器侧是否有报警信息。根据ZDevelop报警打印的错误信息、错误代码或AXISSTATUS轴状态提示,清除错误后再次运行。
3、参数设置不当
检查以下参数设置是否正确:
1、电机是否使能成功。如果用手无法移动电机轴,则启用成功;
2、发出运动的轴号必须选择正确,否则无法向驱动器发出运动指令;
3. 对于轴类型,根据ATYPE命令的表格填写正确的类型。如果类型不正确,控制器会报错,导致无法移动;
4、UNITS的值设置合理。脉冲传输速度太小,电机运动无力,肉眼无法辨别是否在运动;
5. 发出运动命令后,在轴参数窗口中查看该轴的DPOS 是否发生变化。如果保持不变,则表示脉冲尚未发送。检查AXISSTATUS轴状态是否提示以及当前轴接口是否损坏。
4、动作不正确
1. 电机只能朝一个方向移动。可能的原因有:
(1)电机处于限位状态,检查AXISSTATUS确认;
(2)电机控制模式错误,INVERT_STEP设置为对应的脉冲模式(双脉冲或脉冲+方向);
(3)电机接线问题,确认接线。
2. DPOS 和MPOS 极性相反,或者电机转向与预期相反。解决方案:
通过INVERT_STEP命令或驱动软件修改电机的极性。
接线错误时应注意的事项:
检查脉冲接线、电源线是否正确。
检查各模块是否正确上电。
检查单端接线时,确认IO是否上电成功。
这次就分享正动科技的EtherCAT运动控制器中脉冲接口的快速调试与诊断。
评论编辑黄宇