iMC3041E 以太網(wǎng)4軸運(yùn)動(dòng)控制卡

（一）主要特點(diǎn)及資源

（1）體積小巧美觀，做工精良，支持DIN導(dǎo)軌上安裝；

（2）單芯片全系統(tǒng)集成運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)算單元，插補(bǔ)等所有控制算法由硬件處理，速度快、精度高，輸出平滑；

（3）驅(qū)動(dòng)器接口為RJ45插座，連接便捷。可采用帶屏蔽水晶頭、傳輸線，有效提高抗干擾性；

（4）與計(jì)算機(jī)100M實(shí)時(shí)以太網(wǎng)高速通信（iLink），硬件協(xié)議處理機(jī)，通信環(huán)響應(yīng)小至50uS，四級校驗(yàn)監(jiān)控，zui多可同時(shí)連接64套控制卡（通過交換機(jī)擴(kuò)展）；

（5）zui多可同時(shí)控制4軸伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)；

（6）脈沖+方向或正向脈沖+負(fù)向脈沖輸出模式可選，差分/單端（集電極開路）輸出可選；

（7）共有16個(gè)全局開關(guān)量輸入以及每軸5個(gè)開關(guān)量輸入，包括正、負(fù)極限開關(guān)輸入、原點(diǎn)開關(guān)輸入、探針開關(guān)、伺服報(bào)警輸入；

（8）共有16個(gè)開關(guān)量輸出，zui大容許電流為500mA，可直接驅(qū)動(dòng)小電流的繼電器、電磁閥等；

（9）每軸均有伺服使能、伺服報(bào)警輸入接口；

（10）1個(gè)輔助編碼器接口，可用于連接電子手輪等正交編碼器設(shè)備；

（11）1個(gè)停止開關(guān)輸入，可用于連接急停開關(guān)。

（二）主要指標(biāo)

（1）與計(jì)算機(jī)100M實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信，純硬件協(xié)議處理機(jī)，通信響應(yīng)小至50uS，四重校驗(yàn)監(jiān)控，確保通信可靠；

（2）運(yùn)動(dòng)控制周期：1mS；

（3）zui高4軸獨(dú)立或同步/插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制；

（4）脈沖輸出zui高頻率：8Mhz；

（5）編碼器zui高輸入頻率：8MHz；

（6）32位的指令位置范圍(PULSE)；

（7）位置誤差：≤ 1 PULSE；

（8）指令速度分辨率（誤差）：小于0.002%   

（9）48位精度電子齒輪傳動(dòng)比；

（10）內(nèi)部48位的計(jì)算處理；

（11）事件指令處理時(shí)間< 0.1uS；

（12）高度集成的單芯片核心控制，系統(tǒng)高可靠性；

（13）增強(qiáng)的電源保護(hù)和濾波電路，所有開關(guān)量輸入輸出均經(jīng)過隔離：rms 3.5KV，具有高抗*力；

（14）所有開關(guān)量輸入均經(jīng)過數(shù)字濾波；

（15）所有輸入輸出均直接以EIA/TIA-422差分對或24V電平進(jìn)出控制器，增強(qiáng)信號的抗*力；

（16）支持4~100字符用戶自定義加密，保護(hù)系統(tǒng)集成商的知識(shí)產(chǎn)權(quán)；

（17）支持遠(yuǎn)程升級固件； 

（18）函數(shù)庫支持WINDOWS平臺(tái)和WinCE嵌入式操作系統(tǒng)，可組成PC+運(yùn)動(dòng)控制卡或工業(yè)平板電腦（基于ARM）+運(yùn)動(dòng)控制卡的系統(tǒng)，之間采用以太網(wǎng)通信。若需要WinCE平臺(tái)下的函數(shù)庫，請本公司客服。

（三）主要控制功能

1. 每個(gè)軸支持線性軸和環(huán)形軸。

2. 每個(gè)軸支持雙坐標(biāo)系下的規(guī)劃運(yùn)動(dòng)：主坐標(biāo)系統(tǒng)MCS和輔坐標(biāo)系統(tǒng)PCS。

在主坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)過程中，可同時(shí)疊加輔坐標(biāo)系下的點(diǎn)到點(diǎn)或連續(xù)速度運(yùn)動(dòng)。

3. 連續(xù)（速度）運(yùn)動(dòng)。

(1)支持同時(shí)存在主、輔兩個(gè)坐標(biāo)系下的連續(xù)速度運(yùn)動(dòng)；

(2)*的智能S速度曲線控制，加減速過程更平滑；

(3)速度斜升并到達(dá)目標(biāo)速度的過程可以與其它變量同步，如與位移同步或與時(shí)間同步等；

4. 點(diǎn)動(dòng)（JOG）；

5. 點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

(1)支持雙坐標(biāo)系同時(shí)執(zhí)行點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)疊加運(yùn)動(dòng)；

(2)支持以位置和相對距離的方式給出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；

(3)支持普通模式和跟蹤模式。

(4)*的智能S曲線加減速規(guī)劃算法，支持非對稱的加速和減速過程，在運(yùn)動(dòng)過程中的可任意改變目標(biāo)位置或移動(dòng)速度。

(5)可臨時(shí)暫停運(yùn)動(dòng)過程。

6. 電子齒輪運(yùn)動(dòng)。

(1)48位傳動(dòng)比率，實(shí)現(xiàn)高精度的齒輪傳動(dòng)，誤差小于一個(gè)zui小位移單位。

(2)從動(dòng)軸可以跟隨主動(dòng)軸的各種指令位置值，或編碼器反饋值。

(3)支持自由的接合過程和同步的接合過程，接合時(shí)主動(dòng)軸可以處于加速或勻速運(yùn)動(dòng)。

(4)可以在任何時(shí)刻改變傳動(dòng)比率。傳動(dòng)比率改變后，可以自由地或同步地達(dá)到新的傳動(dòng)速度。

(5)脫離嚙合后的運(yùn)行模式有兩種：按原傳動(dòng)速度或速度運(yùn)行（或減速停止）。

(6)支持自由的脫離嚙合過程和同步的脫離嚙合過程。

(7)可與事件指令結(jié)合，實(shí)現(xiàn)靈活的同步運(yùn)動(dòng)。

(8)執(zhí)行電子齒輪運(yùn)動(dòng)的同時(shí)可以疊加輔坐標(biāo)系下的點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。

7. 電子手輪運(yùn)動(dòng)。

8. 時(shí)間/位移非線性同步運(yùn)動(dòng)。

9. 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。

（1）支持兩個(gè)插補(bǔ)空間同時(shí)執(zhí)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，即兩組軸同時(shí)執(zhí)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)；

（2）每個(gè)插補(bǔ)空間均支持1個(gè)軸~全部軸連續(xù)直線插補(bǔ)，內(nèi)部硬件高速高精插補(bǔ)運(yùn)算；

（3）每個(gè)插補(bǔ)空間均有大容量緩存器，支持海量微小線段連續(xù)插補(bǔ)；

（4）段與段的銜接過渡采用三階融合技術(shù)，平滑微小線段在過渡時(shí)刻的沖擊；

（5）支持任意兩軸圓弧插補(bǔ)；

（6）支持螺線線插補(bǔ)；

（7）支持兩軸圓弧+若干軸線性插補(bǔ)，線性軸參照圓弧路徑按比例推進(jìn)；

（8）可以在插補(bǔ)段之間插入寫參數(shù)指令、位操作指令、等待指令、事件指令，靈活實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的同步運(yùn)動(dòng)，如I/O與路徑運(yùn)動(dòng)的同步等；

（9）可以每段的運(yùn)行速度和段末速度；

（10）每個(gè)軸可以設(shè)置相對坐標(biāo)或坐標(biāo)；

（11）直線段可以選擇基于合成路徑來規(guī)劃速度，也可以基于某單個(gè)軸的移動(dòng)距離來規(guī)劃速度；圓弧段基于圓弧路徑規(guī)劃速度；

（12）可實(shí)時(shí)改變速度比率，速度比率可以大于1，或小于1；

（13）可暫停/繼續(xù)插補(bǔ)。

10. 輪廓運(yùn)動(dòng)。輪廓運(yùn)動(dòng)是指由主機(jī)計(jì)算點(diǎn)位數(shù)據(jù)（主機(jī)軟件插補(bǔ)），由iMC進(jìn)行平滑擬合及精插補(bǔ)。適合用于用戶自行開發(fā)的插補(bǔ)算法。

11. 搜尋及設(shè)置機(jī)械原點(diǎn)（回零）。

(1)支持原點(diǎn)開關(guān)。

(2)可以設(shè)置高速和低速兩個(gè)搜尋速度。

(3)可向任何一個(gè)方向出發(fā)搜尋原點(diǎn)，遇到限位自動(dòng)返回。

(4)可以設(shè)置搜尋到原點(diǎn)位置后，自動(dòng)移動(dòng)到的位置（homestpos）。

(5)可以設(shè)置原點(diǎn)位置的偏移值（homepos）。

(6)可以檢測原點(diǎn)開關(guān)的上升沿或下降沿。

(7)可以直接使用原點(diǎn)開關(guān)信號來設(shè)置原點(diǎn)。

(8)主機(jī)在任何時(shí)候（包括運(yùn)動(dòng)中）都可以通過指令（sethome）直接設(shè)置當(dāng)前點(diǎn)為原點(diǎn)。

12. 事件指令編程

*的事件處理機(jī)，可通過時(shí)EDM（Event-Driven Motion）事件處理機(jī)制來靈活實(shí)現(xiàn)各種同步，如IO同步。

13. I/O計(jì)數(shù)器

每軸的探針開關(guān)輸入可以用于I/O計(jì)數(shù)，對輸入開關(guān)的有效邊沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。

14. 其它輔助功能

如暫停、臨時(shí)停止輸出指令脈沖、位置斷點(diǎn)、計(jì)時(shí)等。

15. 運(yùn)動(dòng)平滑

*的智能平滑算法，使加速度的導(dǎo)數(shù)連續(xù)。

16. 錯(cuò)誤與安全

提供多級錯(cuò)誤檢測及安全防護(hù)功能：

(1)指令數(shù)據(jù)監(jiān)控

(2)加速度限制；

(3)速度限制；

(4)伺服報(bào)警；

(5)硬件限位開關(guān)；

(6)軟件位置限位；

(7)指令位置異常監(jiān)測；

(8)急停開關(guān)。

19.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)標(biāo)識(shí)

22.多指令FIFO設(shè)計(jì)，各指令FIFO互相獨(dú)立，便于多線程設(shè)計(jì)；

23.支持等待指令、位操作等，便于實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制和I/O操作。

（四）其它輔助應(yīng)用開發(fā)資源

1、iMCSOFT：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試平臺(tái)

   iMCSOFT是針對iMC系列運(yùn)動(dòng)控制卡開發(fā)的應(yīng)用開發(fā)調(diào)試軟件，用于輔助用戶加快運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用的開發(fā)過程。用戶可以通過iMCSOFT讀取或?qū)懭胨袇?shù)或寄存器的值。iMCSOFT軟件下的編程采用一種類似于BASIC的語言，語法簡單、易用，如：

for a=0 to 4 do  ;循環(huán)執(zhí)行5次

wr mcsdist 10000 1 ;軸1的mcsdist寫入100000

wr mcsgo -1 1 ;軸1的mcsgo參數(shù)寫入-1（FFFFh）

waitparam mcsmoving 1, 0, 0,1 ;等待移動(dòng)完成

next ;循環(huán)結(jié)束

2、動(dòng)態(tài)鏈接函數(shù)庫。

   用戶可調(diào)用函數(shù)庫用C、C++、VC++、VB、.Net、Delphy、Labview等高級語言編寫Windows下的應(yīng)用軟件。在iMCSOFT下使用的指令，絕大多數(shù)都能在動(dòng)態(tài)鏈接函數(shù)庫中找到對應(yīng)的函數(shù)，且格式相似，因此，只要在iMCSOFT平臺(tái)下編程調(diào)試了的控制功能，都可以用高級語言調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)編程實(shí)現(xiàn)，從而可以快速地開發(fā)出用戶的應(yīng)用軟件。

3、iMCSOFT的例子程序以及VC、VB、Labview下的例子程序，通過這些例子程序，用戶可以快速地了解控制卡的編程方法。

（五）操作環(huán)境

操作溫度：0 ～ 60 ℃

儲(chǔ)存溫度：-20 ～ 80 ℃

濕度：5% ～ 90% 無凝結(jié).

 （六）關(guān)于驅(qū)動(dòng)器連接

   采用RJ45座作為驅(qū)動(dòng)器連接口是該控制卡的特色之一，可采用5類（CAT5）或六類（CAT6）以太網(wǎng)線，一端壓制水晶頭，另一端的線焊接到伺服驅(qū)動(dòng)器的插頭（常見的為SCSI-50P插頭），如圖所示”

•  
• 若連接步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，一般情況下只需連接脈沖指令和方向等信號，因此一般只需連接其中的一個(gè)RJ45插座（即AXn_A座），如圖所示：

 說明：開關(guān)量輸入輸出、輔編碼器等位于控制卡上的DB62插座（母），為了方便用戶使用，配備了一個(gè)焊線式DB62插頭（公）。用戶可以將所用到的信號線焊接于該插頭上，引出線連接開關(guān)量元件，這是一種*的接線方案。另一種較便捷的接線方案是，采用本頁面“（八）可選附件”中的（2）和（3），將此插座的信號引出至接線板，而開關(guān)量元件連接至接線板。

 （七）常見問題回答

1、這控制卡要求使用總線型的伺服驅(qū)動(dòng)器嗎？

答：該控制卡是通過以太網(wǎng)總線與上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）通信，但驅(qū)動(dòng)器還是使用普通的使用脈沖+方向指令的驅(qū)動(dòng)器，支持伺服驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。

2、該型號的控制卡為什么那么多RJ45以太網(wǎng)插口？驅(qū)動(dòng)器是否也必須有這種插口？

答：控制卡上正面的RJ45插口是用于連接伺服或步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的，即輸出脈沖、方向等指令信號，以及伺服使能、伺服報(bào)警信號。連接控制卡和驅(qū)動(dòng)器的線一端壓入RJ45的水晶頭，而另一端則是焊接到伺服驅(qū)動(dòng)器的插座，如本網(wǎng)頁“（六）關(guān)于驅(qū)動(dòng)器連接”的圖示。因此，驅(qū)動(dòng)器端無需具備RJ45的插座。采用這種RJ45插座，使得與驅(qū)動(dòng)器的連接取材、連接等更便捷。

3、這種通過RJ45連接驅(qū)動(dòng)器的接口方式頭一次見，是否可靠？

答：采用RJ45插口這種連接方式是該產(chǎn)品的一個(gè)創(chuàng)新，以太網(wǎng)線取材非常方便，帶屏蔽的RJ45水晶頭、帶屏蔽的雙絞以太網(wǎng)線具有很好的抗干擾性。水晶頭上的卡扣可有效牢固地卡住插座。經(jīng)實(shí)際使用檢驗(yàn)，該接口方式非常可靠。

4、插補(bǔ)運(yùn)算是在控制卡里面實(shí)現(xiàn)的還是在上位機(jī)計(jì)算的？

答：iMC3xx1E系列的運(yùn)動(dòng)控制卡的所有控制算法，包括多軸直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)等都是在控制卡上的核心——iMCIII運(yùn)動(dòng)控制芯片硬件實(shí)現(xiàn)的，主機(jī)無需做插補(bǔ)運(yùn)算，只需把相應(yīng)的參數(shù)發(fā)送給控制卡上的芯片，即由芯片高速計(jì)算插補(bǔ)并輸出。

5、能實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷插補(bǔ)嗎？

答：可以，iMC3xx1E系列支持海量微小線段連續(xù)高速插補(bǔ)，需要走連續(xù)插補(bǔ)軌跡時(shí)，只需不斷地把插補(bǔ)線段送入緩沖器即可，插補(bǔ)器不斷從緩沖器取出段進(jìn)行插補(bǔ)。段與段之間的過渡可以通過設(shè)置smooth平滑因子實(shí)現(xiàn)三階融合，使運(yùn)動(dòng)更平滑。插補(bǔ)過程中可以每一段的運(yùn)行速度、或所有段執(zhí)行同樣的插補(bǔ)速度，可以在任意時(shí)候改變插補(bǔ)速度比率、暫停，更多功能請參考說明書。

6、可以獨(dú)立運(yùn)行嗎？

答：該系列產(chǎn)品不能獨(dú)立運(yùn)行，必須連接計(jì)算機(jī)并有計(jì)算機(jī)發(fā)送指令給控制卡。若需獨(dú)立運(yùn)行的控制器請選擇winCE觸屏電腦（7寸、10.2寸等）+以太網(wǎng)運(yùn)動(dòng)控制卡，開發(fā)基于wince觸屏電腦的控制程序，通過網(wǎng)線實(shí)時(shí)發(fā)指令給控制卡實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。當(dāng)然，也可以選用無屏幕的ARM開發(fā)板進(jìn)行開發(fā)，請咨詢我公司技術(shù)工程師。

7、iMC3xx1E系列是貴公司開發(fā)的產(chǎn)品嗎？該產(chǎn)品主要有哪些優(yōu)勢？

答：是的，iMC3xx1E系列是本公司開發(fā)的，具有多項(xiàng)的技術(shù)，主要特征有：
（1）高速實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信，與主機(jī)通信只需一根網(wǎng)線，連接方便可靠。硬件協(xié)議處理機(jī)，通信環(huán)響應(yīng)小至50uS，四級硬件校驗(yàn)糾錯(cuò)，抗干擾性*，非普通TCP/IP協(xié)議能比擬。可通過集線器/路由器擴(kuò)展，zui多可同時(shí)連接64塊控制卡。

（2）系統(tǒng)級超大規(guī)模芯片集成所有運(yùn)動(dòng)控制功能，所有插補(bǔ)等算法均在芯片內(nèi)部由硬件高速運(yùn)算，運(yùn)算的速度、精度及脈沖輸出平滑度絕非普通控制芯片或基于微處理器的方案能比擬。

另外，我們提供詳盡的二次開發(fā)資料以及專業(yè)，讓應(yīng)用者無后顧之憂。

8、iMC3041E與iMC3042E控制卡有什么區(qū)別？

答： iMC3041E是 iMC3042E的一個(gè)功能裁剪版，主要功能區(qū)別請參考選型指南中的文檔：“iMC3xx1E與iMC3xx2E系列運(yùn)動(dòng)控制卡的功能區(qū)別”。