cnc运动控制（cnc运动控制系统）

本文以采用正向运动技术的带有专用手轮接口的运动控制器ZMC408CE 为例，介绍该手轮及其功能和原理、控制器手轮接口接线以及手轮程序配置。

01 手轮的作用及原理

手轮又称手脉冲发生器，主要应用于数控机床、三维加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心等数控设备。当手轮旋转时，编码器产生与手轮运动相对应的信号，通过数控系统选择坐标并定位。

手动脉冲发生器有一个以轴为中心的光电码盘，上面有环形明暗刻线。摇动手轮后，由光电发射接收装置读取，得到两组正弦波信号HA和HB，每组正弦波信号相差90度。由于HA和HB信号相差90度，根据A相在前还是B相在前，给出正转或反转脉冲，即可控制伺服电机的正转或反转脉冲。

02 手轮简介

1、通过手轮上的“轴选择旋钮”选择要移动的坐标轴；

2、通过“倍率选择旋钮”选择合适的移动倍率（1/10/100）；

3、旋转“手轮手柄”，移动坐标轴。顺时针旋转为正向运动，逆时针旋转为负向运动。旋转速度可以控制坐标轴的移动速度；

4、紧急情况下按“紧急停止”按钮，停止手轮运动；

5、控制器手轮接口为双排标准DB15母连接器，要求手轮连接器为双排标准DB15公连接器。

手轮接口图

03 控制器手轮接口接线

1.硬件介绍

本案例采用ZMC408CE运动控制器，带有专用手轮接口。

ZMC408CE是Positive Motion Technology推出的一款高性能EtherCAT总线运动控制器。核心技术采用先进的FPGA技术，实现硬件位置比较输出和精确输出功能，保证连续轨迹处理以及动态数据捕捉的优异性能和稳定性。实时，从而实现更精确的控制，提高生产效率和质量。

ZMC408CE支持EtherCAT总线轴+脉冲轴混合插补，可离线或在线运行。可控制电机轴数为8轴。特殊型号提供16轴或32轴。支持ZDevelop+多种先进上位机混合编程，可实现点运动、电子凸轮、直线插补、圆弧插补、连续轨迹处理和30+机器人模型的控制。

ZMC408CE 产品亮点

1.高性能处理器，提高运算速度、响应时间、扫描周期等；

2、一维/二维/三维、多通道视觉飞行拍摄，速度快、精度高；

3、位置同步输出PSO，连续轨迹加工中精确点胶量控制和激光能量控制；

4、多轴同步控制、多坐标系独立控制等；

5.EtherCAT同步周期可快至125us；

6、EtherCAT总线与脉冲轴混合插补；

7、直线插补、任意空间圆弧插补、螺旋插补、样条插补等；

8、应用灵活，可在PC上开发，也可离线独立运行；

2.控制器手轮接口手脉定义

接口针号信号说明1H-5V5V 电源输出正极，专门为手轮供电2HA-编码器A 相信号（IN40） 3HB-编码器B 相信号（IN41） 4HEMGN 急停信号（IN51） 5NC 悬空6HX1 选择X1 放大倍数(IN42) 7HX10 选择X10 倍率(IN43) 8HX100 选择2 (IN47) 14HSY 轴选择1 (IN46) 15HSX 轴选择0 (IN45) 注：

1.5V 电源输出仅用于为手轮供电。请勿为其他设备供电。

2、该接口所有信号均为数字输入信号，编号为IN（40-51）。 3、手轮接线参考

4、注意事项

手轮编码器轴接口接线原理如上图所示。手轮制造商有多种设计。请先检查手轮内部设计图，然后与运动控制器确认接线正确后再仔细接线；请使用双绞屏蔽线，特别是环境恶劣时，屏蔽层必须充分接地。

04 程序配置

1、参照上述手轮接线图，正确连接手轮与控制器；

2. 上电后，请选择EtherNET、RS232、RS485等任意接口连接ZDevelop；

3、配置轴号：本控制器手轮接口没有默认可用的AXIS轴号（映射需要避开脉冲轴号），必须重新映射。操作步骤如下：

BASE(目标轴号) '重映射轴号ATYPE(目标轴号)=0 '设置轴类型为0BASE(8) '手轮接口初始轴号8（无效） ATYPE(8)=0 '手轮初始轴类型接口的参数设置为0AXIS_ADDRESS(目标轴号)=(-116)+8 '将初始轴号8 与目标轴号绑定ATYPE(目标轴号)=3 '设置手动脉冲轴轴类型为正交编码设备类型

4、配置IO：根据需要分配轴选择（HSX、HSY、HSZ、HSU）、倍率（HX1、HX10、HX100）和急停（HEMGN）功能；这些信号本质上是固定编号的数字输入信号（见（上一节），但没有固定功能，需要ZDevelop开发；其名称为推荐配置功能，轴选择为CONNECT同步运动的连接轴，放大倍数为CONNECT倍率。 5、完成以上配置后，即可开始使用手轮。

程序示例如下。运行下面的程序后，即可实现手轮控制。

'不同控制器型号，手轮轴数、倍率及轴选择IN号不同，参考控制器手册，本例程使用控制器型号ZMC408CE' 不同手轮控制轴数，本例程控制轴数设置全局常量axis_X=0 for 6 '轴号'X 轴全局常量axis_Y=1 'Y 轴全局常量axis_Z=2 'Z 轴全局常量axis_U=3 'U 轴全局常量axis_V=4 'V 轴全局常量axis_W=5 'W axis global const def_R=8 '手轮默认轴编号global const axis_R=10 '手轮重新映射轴编号' 覆盖IN 编号设置const io_Handlow=42 '1 覆盖const io_Handmid=43 '10 覆盖const io_Handhigh=44 '100 倍率' 轴选择IN 编号设置const io_HandX=45 '手轮X 轴const io_HandY=46 '手轮Y 轴const io_HandZ=47 '手轮Z 轴const io_HandU=48 '手轮U 轴const io_HandV=49 '手轮V 轴const io_HandW=50 '手轮W axis' 急停信号IN 编号设置const io_HandEMGN=51 '急停全局dim conflag '手轮连接轴标记conflag=-1ATYPE(def_R)=0 '恢复轴8 轴类型ATYPE(axis_R)=0 '恢复轴10 轴类型AXIS_ADDRESS(axis_R)=(-116)+ def_R '将手脉手动脉冲轴地址映射到轴10ATYPE(axis_R)=3 '设置手脉轴轴类型为正十字编码器类型UNITS(axis_R)=1 '设置手脉轴脉冲当量脉冲为单位While 1 if in(io_handX)=on then if in(io_handlow)=on then connect(1, axis_R) axis(axis_X) '链接到X 轴，放大倍数1 elseif in(io_handmid)=on then connect(10, axis_R) axis(axis_X) '链接到轴'链接到轴axis_R) axis(axis_Y) elseif in(io_handhigh)=on then connect(100, axis_R) axis(axis_Y) endif conflag=axis_Y elseif in(io_handZ )=on then if in(io_handlow)=on then connect(1, axis_R) axis(axis_Z) elseif in(io_handmid)=on then connect(10, axis_R) axis(axis_Z) elseif in(io_handhigh)=on then connect( 100, axis_R) axis(axis_Z) end if conflag=axis_Z elseif in(io_handU)=on then if in(io_handlow)=on then connect(1, axis_R) axis(axis_U) elseif in(io_handmid)=on then connect(10 , axis_R) axis(axis_U) elseif in(io_handhigh)=on then connect(100 , axis_R) axis(axis_U) endif conflag=axis_U elseif in(io_handV)=on then if in(io_handlow)=on then connect(1, axis_R ) axis(axis_V) elseif in(io_handmid)=on then connect(10, axis_R ) axis(axis_V) elseif in(io_handhigh)=on then connect(100, axis_R) axis(axis_V) endif conflag=axis_V elseif in(io_handW)=on then if in(io_handlow)=on then connect(1, axis_R) axis (axis_W) elseif in(io_handmid)=on then connect(10, axis_R) axis(axis_W) elseif in(io_handhigh)=on then connect(100 , axis_R) axis(axis_W) endif conflag=axis_W elseif conflag -1 then '取消连接cancel(2) axis(conflag) conflag=-1 elseif in(io_HandEMGN)=off then RAPIDSTOP(2) endif Wend

这次分享正向运动技术EtherCAT运动控制器在数控加工手轮随动中的应用。

审稿编辑：唐子红