机械设计制造及其自动化专业实验——机电控制实验运动控制卡应用实验实验指导书重庆理工大学机械工程学院实践教学及技能培训中心2014年1月学生实验守则1．学生应按照实验教学计划和约定的时间，准时上实验课，不得迟到早退。
2．实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。
3．进入实验室必须遵守实验室的规章制度。
不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。
4．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，服从实验教师和技术人员指导。
未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。
5．实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。
不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。
6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。
若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。
7．实验完毕，应主动清理实验现场。
经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。
8．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。
在规定时间内交指导教师批改。
9．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。
10．凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按学院有关规定予以赔偿。
重庆理工大学说明1.同学可以登录学校的“实验选课系统”（从学校首页登陆：或从数字校园登录），自己进行实验项目的选择。
希望同学们能在每个实验项目开放的时间内尽早进行实验预约（预约时间必须比实验上课时间提前3天），因为学生数量比较多，如果某实验项目开放的时间内同学未能进行实验预约，则错过该实验项目的实验机会，补做就要在该实验项目下一次开放时进行。
2.如有什么问题，同学可以拨打电话62563127联系张君老师。
运动控制器应用实验一．实验学时：4H二．实验目的1．掌握MPC2810运动控制卡对步进电机的控制及其工作原理2．熟悉步进电机控制器一维工作台的工作原理及使用方法3．熟悉一维控制系统的结构组成4．掌握VB编程方法，熟练使用VB进行运动轨迹的编程5．通过本实验提高学生对自动化控制的熟悉和了解,锻炼同学的动手和实践能力三．实验简介(一)步进电机概述：1、步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的机电执行元件。
当有脉冲信号输入时，步进电机就一步一步的转动，每个输入脉冲对应电机的一个固定转角（步距角），故称为步进电机。
步进电机属于同步电机，多数情况用做开环控制电机，其控制简单，工作可靠，能够得到较高的精度。
它是唯一能够以开环结构用于数控机床的电动机。
2、步进电机按其励磁相数可分为三相、四相、五相、六相等；按其工作原理可分为反应式、永磁式和混合式三大类。
3、步进电机的基本特点：〈1〉步进电机受电脉冲信号的控制。
每输入一个脉冲信号，就变换一次绕组的通电状态，电机就相应的转动一步，因此电机的总回转角与输入脉冲个数严格成正比关系，电机的转速则正比于输入脉冲的频率。
改变步进电机的定子绕组的通电顺序，可以获得所需要的转向。
改变输入脉冲频率，则可以得到所需要的转速（注意：不能超出步进电机的极限频率）。
〈2〉当步进电机脉冲输入停止时，只要维持绕组的激励电流不变，电机保持在原固定位置上，因此可以获得较高的定位精度，不需要安装机械制动装置从而达到精确制动。
〈3〉误差不长期积累，转角精度高。
由于每转过360°后，转子的累积误差为零，转角精度较高。
〈4〉反映时间快。
〈5〉缺点：步进电机的效率低，没有过载能力。
4、步距角的大小和通电方式、转子齿数、定子励磁绕组的相数的关系：（本实验α=1.8°）α=360°/mZKm——步进电机的相数；Z——转子齿数；K——通电方式系数。
相邻两次通电，相的数目相同K=1；相邻两次通电，相的数目不同K=2。
5、步进电机驱动器：DMD402、DMD402A 是乐创公司研发的步进电机细分驱动器，它们具有高性能、低价格的特点，适合驱动两相或四相混合式步进电机。
由于采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，使用同样的电机时可以比其它驱动方式输出更大的功率。
其细分功能使步进电机低频振动减小，噪声降低，同时有助于运转精度提高。
一个完整的步进电机控制系统应含有步进电机、步进驱动器、供电电源以及控制器（脉冲源）。
以下是一典型系统控制连线图。
详细应用说明请参看《DMD402/DMD402A使用手册》。
信 号 功 能PulPul+/Pul- 脉冲信号：此光隔输入端导通一次驱动电机一次步进，步进量取决于细分数设置。
DirDir+/Dir- 方向信号：此光隔输入端用于改变电机的转向，实际转向还取决于电机绕组的联接情况。
Com 光隔电源：+5VDC 为各光隔输入端提供电流，也可用更高的电源电压，但应采取限流措施使流过光隔的电流不超过15mA 。
EnaEna+/Ena-使能信号：此光隔输入端用于使能/禁止驱动器的输出部分，光耦导通时电机相电流被切断，转子处于自由状态（即脱机）；光耦不导通为使能状态。
但此输入端并不能屏蔽脉冲输入，因此，当重新使其为使能状态时，驱动输出将根据禁止期间所接收的脉冲数发生改变。
DC- 直流电源地DC+ 直流电源正极，电压范围+14V ～+40V 。
A+、A- 电机A 相 B+、B-电机B 相(二) 滑台的概述（如下图所示）步进电机丝杆导轨由图可知，此滑台由步进电机、滑块、滚动丝杆、等组成。
其中丝杆的参数：螺距（单位mm）：有效行程（单位mm）：L=丝杆螺纹长度-丝杆螺母幅长度使用滑台时应注意:当滑台运动到两端尽头时，应该立即停止,否则容易引起步进电机或者是步进电机驱动器烧坏。
因为这时步进电机有很大的负载,根据步进电机负载特性可知,步进电机的负载能力很差,所以容易烧坏。
(三)MPC2810运动控制器相关简介MPC2810运动控制器是乐创自动化技术有限公司自主研发生产的基于PC的运动控制器，单张卡可控制4轴的步进电机或数字式伺服电机。
通过多卡共用可支持多于4轴的运动控制系统的开发。
MPC2810运动控制器以IBM-PC及其兼容机为主机，基于PCI总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元。
它与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；运动控制器完成运动控制的所有细节（包括直线和圆弧插补、脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。
MPC2810运动控制器配备了功能强大、内容丰富的Windows动态链接库，可方便地开发出各种运动控制系统。
对当前流行的编程开发工具，如Visual Basic6.0，Visual C++6.0提供了开发用Lib库及头文件和模块声名文件，可方便地链接动态链接库，其他32位Windows开发工具如Delphi、C++Builder等也很容易使用MPC2810函数库。
另外，支持标准Windows动态链接库调用的组态软件也可以使用MPC2810运动控制器。
MPC2810主要技术参数项目MPC2810主接口PCI（3.3、5V两用）控制轴数 4编码器输入（路） 2编码器输入计数器两轴32bit符号数±2147483647，A/B/Z相（2Mpps）通用数字输入DC24V 光电耦合18点通用数字输出24点，最大500mA集电极开路专用输入每轴4点（正限位、负限位、原点、减速），报警（共用）脉冲输出最大频率2MHz脉冲输出最小频率0.2Hz脉冲输出规格每轴梯形加减速、S形加减速、定制加减速脉冲输出方式脉冲/方向输出（Pulse/DIR），或双脉冲输出（CW/CCW）脉冲输出计数器每轴32bit符号数±2147483647Z脉冲最小有效宽度0.5μs多卡共用4卡共用变速运动中变速度安全措施1、2轴可设置跟随误差极限（容许误差范围±16777216）提供看门狗定时器（定时范围1～60000毫秒）操作系统WINDOWS 2000、WINDOWS XPMPC2810运动控制器广泛适用于：激光加工设备；数控机床、加工中心、机器人等；X-Y-Z 控制台；绘图仪、雕刻机、印刷机械；送料装置、云台；打标机、绕线机；医疗设备；包装机械、纺织机械、木工机械；装配生产线。
基于MPC2810运动控制器的典型运动控制系统由以下几部分组成： （1） MPC2810运动控制器、转接板及其连接电缆；（2） 具有PCI 插槽的PC 机或工控机，安装有Windows2000 / XP 操作系统（不同型号的控制器支持的操作系统可能不同）；（3） 步进电机或数字式伺服电机； （4） 电机驱动器； （5） 驱动器电源；（6） 直流开关电源，为转接板提供+24V 电源。
转接板引脚定义转接板引脚 62芯电缆引脚 名称说明D142DCV5V5V 电源正，板卡输出（电流不超过500mA ），与DCV24V 共地，可悬空D2 21 DCV24V 24电源正，外部输入 D3 20 OGND 24电源地，外部输入 D4 62 SD1 减速1 D5 41 EL1- 负限位1 D6 19 EL1+ 正限位1 D7 61 ORG1 原点1 D8 40 SD2 减速2 D9 18 EL2- 负限位2 D10 60 EL2+ 正限位2 D11 39 ORG2 原点2 D12 17 SD3 减速3 D13 59 EL3- 负限位3 D14 38 EL3+ 正限位3 D15 16 ORG3 原点3 D1658SD4减速4D17 37 EL4- 负限位4D18 15 EL4+ 正限位4D19 57 ORG4 原点4D20 36 ALM 报警D21 14 IN17 通用输入17D22 56 IN18 通用输入18D23 35 -- --D24 13 -DIN1 编码器A1-（增减脉冲模式下脉冲1-）D25 55 +DIN1 编码器A1+（增减脉冲模式下脉冲1+）D26 54 -DIN2 编码器B1-（增减脉冲模式下方向1-）D27 34 +DIN2 编码器B1+（增减脉冲模式下方向1+）D28 33 -DIN3 编码器Z1-D29 12 +DIN3 编码器Z1+D30 11 -DIN4 编码器A2-（增减脉冲模式下脉冲2-）D31 53 +DIN4 编码器A2+（增减脉冲模式下脉冲2+）D32 52 -DIN5 编码器B2-（增减脉冲模式下方向2-）D33 32 +DIN5 编码器B2+（增减脉冲模式下方向2+）D34 31 -DIN6 编码器Z2-D35 10 +DIN6 编码器Z2+D36 COM1_8 吸收电路，接外部+24VD37 30 OUT1 通用输出1D38 51 OUT2 通用输出2D39 50 OUT3 通用输出3D40 8 OUT4 通用输出4D41 49 —— 保留D42 29 OUT5 通用输出5D43 7 OUT6 通用输出6D44 28 OUT7 通用输出7D45 48 OUT8 通用输出8D46 27 -DOUT1 1轴方向-D47 6 +DOUT1 1轴方向+D48 5 -DOUT2 1轴脉冲-D49 47 +DOUT2 1轴脉冲+D50 26 -DOUT3 2轴方向-D51 4 +DOUT3 2轴方向+D52 46 -DOUT4 2轴脉冲-D53 25 +DOUT4 2轴脉冲+D54 45 -DOUT5 3轴方向-D55 3 +DOUT5 3轴方向+D56 2 -DOUT6 3轴脉冲-D57 24 +DOUT6 3轴脉冲+D58 44 -DOUT7 4轴方向-D59 23 +DOUT7 4轴方向+D60 1 -DOUT8 4轴脉冲-D61 43 +DOUT8 4轴脉冲+D62 22 —— 保留表3-8 P62-02转接板ENC引脚定义ENC1引脚说明ENC2引脚说明A1+ 辅助编码器1 A+ A2+ 辅助编码器2 A+A1- 辅助编码器1 A- A2- 辅助编码器2 A-B1+ 辅助编码器1 B+ B2+ 辅助编码器2 B+B1- 辅助编码器1 B- B2- 辅助编码器2 B-Z1+ 辅助编码器1 Z+ Z2+ 辅助编码器2 Z+Z1- 辅助编码器1 Z- Z2- 辅助编码器2 Z-GND 24V地，可不接GND 24V地，可不接表3-9 P62-02转接板AXIS1、AXIS2引脚定义AXIS1引脚说明AXIS2引脚说明D1+ 1轴方向+ D2+ 2轴方向+D1- 1轴方向- D2- 2轴方向-P1+ 1轴脉冲+ P2+ 2轴脉冲+P1- 1轴脉冲- P2- 2轴脉冲-DC5V +5V输出DC5V +5V输出E1+ 1轴正向限位E2+ 2轴正向限位E1- 1轴负向限位E2- 2轴负向限位ORG1 1轴原点输入ORG2 2轴原点输入SD1 1轴减速输入SD2 2轴减速输入P62-02转接板CN5引脚定义引脚说明GND 24V地，必须由外部提供DC24V +24V输入，必须由外部提供表3-10 P62-02转接板AXIS3、AXIS4引脚定义AXIS3引脚说明AXIS4引脚说明D3+ 3轴方向+ D4+ 4轴方向+D3- 3轴方向- D4- 4轴方向-P3+ 3轴脉冲+ P4+ 4轴脉冲+P3- 3轴脉冲- P4- 4轴脉冲-DC5V +5V输出DC5V +5V输出E3+ 3轴正向限位E4+ 4轴正向限位E3- 3轴负向限位E4- 4轴负向限位ORG3 3轴原点输入ORG4 4轴原点输入SD3 3轴减速输入SD4 4轴减速输入控制信号输出连接方法MPC2810脉冲输出方式有两种：脉冲/方向模式和双脉冲模式。