iMC3041E 以太網(wǎng)4軸運動控制卡

（一）主要特點及資源

（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)集成運動控制運算單元，插補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）與計算機100M實時以太網(wǎng)高速通信（iLink），硬件協(xié)議處理機，通信環(huán)響應(yīng)小至50uS，四級校驗監(jiān)控，zui多可同時連接64套控制卡（通過交換機擴展）；

（5）zui多可同時控制4軸伺服電機或步進電機；

（6）脈沖+方向或正向脈沖+負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個全局開關(guān)量輸入以及每軸5個開關(guān)量輸入，包括正、負極限開關(guān)輸入、原點開關(guān)輸入、探針開關(guān)、伺服報警輸入；

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

（9）每軸均有伺服使能、伺服報警輸入接口；

（10）1個輔助編碼器接口，可用于連接電子手輪等正交編碼器設(shè)備；

（11）1個停止開關(guān)輸入，可用于連接急停開關(guān)。

（二）主要指標

（1）與計算機100M實時以太網(wǎng)通信，純硬件協(xié)議處理機，通信響應(yīng)小至50uS，四重校驗監(jiān)控，確保通信可靠；

（2）運動控制周期：1mS；

（3）zui高4軸獨立或同步/插補運動控制；

（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比；

（10）內(nèi)部48位的計算處理；

（11）事件指令處理時間< 0.1uS；

（12）高度集成的單芯片核心控制，系統(tǒng)高可靠性；

（13）增強的電源保護和濾波電路，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電平進出控制器，增強信號的抗*力；

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

（17）支持遠程升級固件； 

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

（三）主要控制功能

1. 每個軸支持線性軸和環(huán)形軸。

2. 每個軸支持雙坐標系下的規(guī)劃運動：主坐標系統(tǒng)MCS和輔坐標系統(tǒng)PCS。

在主坐標系下的運動過程中，可同時疊加輔坐標系下的點到點或連續(xù)速度運動。

3. 連續(xù)（速度）運動。

(1)支持同時存在主、輔兩個坐標系下的連續(xù)速度運動；

(2)*的智能S速度曲線控制，加減速過程更平滑；

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

4. 點動（JOG）；

5. 點到點運動

(1)支持雙坐標系同時執(zhí)行點到點運動，實現(xiàn)疊加運動；

(2)支持以位置和相對距離的方式給出運動目標；

(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，在運動過程中的可任意改變目標位置或移動速度。

(5)可臨時暫停運動過程。

6. 電子齒輪運動。

(1)48位傳動比率，實現(xiàn)高精度的齒輪傳動，誤差小于一個zui小位移單位。

(2)從動軸可以跟隨主動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，接合時主動軸可以處于加速或勻速運動。

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

(5)脫離嚙合后的運行模式有兩種：按原傳動速度或速度運行（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，實現(xiàn)靈活的同步運動。

(8)執(zhí)行電子齒輪運動的同時可以疊加輔坐標系下的點到點運動。

7. 電子手輪運動。

8. 時間/位移非線性同步運動。

9. 插補運動。

（1）支持兩個插補空間同時執(zhí)行插補運動，即兩組軸同時執(zhí)行插補運動；

（2）每個插補空間均支持1個軸~全部軸連續(xù)直線插補，內(nèi)部硬件高速高精插補運算；

（3）每個插補空間均有大容量緩存器，支持海量微小線段連續(xù)插補；

（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刻的沖擊；

（5）支持任意兩軸圓弧插補；

（6）支持螺線線插補；

（7）支持兩軸圓弧+若干軸線性插補，線性軸參照圓弧路徑按比例推進；

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

（9）可以每段的運行速度和段末速度；

（10）每個軸可以設(shè)置相對坐標或坐標；

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

（12）可實時改變速度比率，速度比率可以大于1，或小于1；

（13）可暫停/繼續(xù)插補。

10. 輪廓運動。輪廓運動是指由主機計算點位數(shù)據(jù)（主機軟件插補），由iMC進行平滑擬合及精插補。適合用于用戶自行開發(fā)的插補算法。

11. 搜尋及設(shè)置機械原點（回零）。

(1)支持原點開關(guān)。

(2)可以設(shè)置高速和低速兩個搜尋速度。

(3)可向任何一個方向出發(fā)搜尋原點，遇到限位自動返回。

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

(5)可以設(shè)置原點位置的偏移值（homepos）。

(6)可以檢測原點開關(guān)的上升沿或下降沿。

(7)可以直接使用原點開關(guān)信號來設(shè)置原點。

(8)主機在任何時候（包括運動中）都可以通過指令（sethome）直接設(shè)置當(dāng)前點為原點。

12. 事件指令編程

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

13. I/O計數(shù)器

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

14. 其它輔助功能

如暫停、臨時停止輸出指令脈沖、位置斷點、計時等。

15. 運動平滑

*的智能平滑算法，使加速度的導(dǎo)數(shù)連續(xù)。

16. 錯誤與安全

提供多級錯誤檢測及安全防護功能：

(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.運動狀態(tài)標識

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

23.支持等待指令、位操作等，便于實現(xiàn)時序控制和I/O操作。

（四）其它輔助應(yīng)用開發(fā)資源

1、iMCSOFT：運動控制系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試平臺

   iMCSOFT是針對iMC系列運動控制卡開發(fā)的應(yīng)用開發(fā)調(diào)試軟件，用于輔助用戶加快運動控制應(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 ;等待移動完成

next ;循環(huán)結(jié)束

2、動態(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 ℃

儲存溫度：-20 ～ 80 ℃

濕度：5% ～ 90% 無凝結(jié).

 （六）關(guān)于驅(qū)動器連接

   采用RJ45座作為驅(qū)動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)動器的插頭（常見的為SCSI-50P插頭），如圖所示”

•  
• 若連接步進驅(qū)動器，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)動器嗎？

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

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驅(qū)動器的，即輸出脈沖、方向等指令信號，以及伺服使能、伺服報警信號。連接控制卡和驅(qū)動器的線一端壓入RJ45的水晶頭，而另一端則是焊接到伺服驅(qū)動器的插座，如本網(wǎng)頁“（六）關(guān)于驅(qū)動器連接”的圖示。因此，驅(qū)動器端無需具備RJ45的插座。采用這種RJ45插座，使得與驅(qū)動器的連接取材、連接等更便捷。

3、這種通過RJ45連接驅(qū)動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)實際使用檢驗，該接口方式非常可靠。

4、插補運算是在控制卡里面實現(xiàn)的還是在上位機計算的？

答：iMC3xx1E系列的運動控制卡的所有控制算法，包括多軸直線插補、圓弧插補、螺旋線插補等都是在控制卡上的核心——iMCIII運動控制芯片硬件實現(xiàn)的，主機無需做插補運算，只需把相應(yīng)的參數(shù)發(fā)送給控制卡上的芯片，即由芯片高速計算插補并輸出。

5、能實現(xiàn)連續(xù)不間斷插補嗎？

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

6、可以獨立運行嗎？

答：該系列產(chǎn)品不能獨立運行，必須連接計算機并有計算機發(fā)送指令給控制卡。若需獨立運行的控制器請選擇winCE觸屏電腦（7寸、10.2寸等）+以太網(wǎng)運動控制卡，開發(fā)基于wince觸屏電腦的控制程序，通過網(wǎng)線實時發(fā)指令給控制卡實現(xiàn)運動控制。當(dāng)然，也可以選用無屏幕的ARM開發(fā)板進行開發(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，具有多項的技術(shù)，主要特征有：
（1）高速實時以太網(wǎng)通信，與主機通信只需一根網(wǎng)線，連接方便可靠。硬件協(xié)議處理機，通信環(huán)響應(yīng)小至50uS，四級硬件校驗糾錯，抗干擾性*，非普通TCP/IP協(xié)議能比擬?？赏ㄟ^集線器/路由器擴展，zui多可同時連接64塊控制卡。

（2）系統(tǒng)級超大規(guī)模芯片集成所有運動控制功能，所有插補等算法均在芯片內(nèi)部由硬件高速運算，運算的速度、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系列運動控制卡的功能區(qū)別”。