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本文以正運(yùn)動(dòng)技術(shù)具備專用手輪接口的運(yùn)動(dòng)控制器ZMC408CE為例，介紹手輪、手輪的作用及原理、控制器手輪接口接線以及手輪程序配置。
01 手輪作用及原理
手輪也稱手搖脈沖發(fā)生器，主要用于數(shù)控機(jī)床、立體加工中心、臥式加工中心、龍門加工中心等數(shù)控設(shè)備。當(dāng)手輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，編碼器產(chǎn)生與手輪運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，通過數(shù)控系統(tǒng)選定座標(biāo)并對(duì)座標(biāo)進(jìn)行定位。
手動(dòng)脈沖發(fā)生器它中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，搖動(dòng)手輪后，由光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得2組正弦波信號(hào)HA、HB，每個(gè)正弦波相差90度相位差。 由于HA、HB兩信號(hào)相差90度，可通過A相在前還是B相在前，給出正轉(zhuǎn)脈沖或反轉(zhuǎn)脈沖去控制伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
02 手輪介紹
1. 通過手輪上的“軸選擇旋鈕”選擇需要移動(dòng)的坐標(biāo)軸；
2. 通過“倍率選擇旋鈕”選擇合適的移動(dòng)倍（×1/×10/×100）；
3. 旋轉(zhuǎn)“手輪搖柄”移動(dòng)坐標(biāo)軸。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正向移動(dòng)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù)向移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)速度快慢可以控制坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)速度；
4. 按鈕“急停”，緊急停止手輪運(yùn)動(dòng)；
5. 控制器手輪 接口為雙排標(biāo)準(zhǔn)DB15母頭，需要手輪接頭為 雙排標(biāo)準(zhǔn)DB15公頭。
手輪接口圖示
03 控制器手輪接口接線
1.硬件介紹
案例采用ZMC408CE運(yùn)動(dòng)控制器，具備專用的手輪接口。
ZMC408CE是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)推出的一款高性能EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制器，核心技術(shù)采用了先進(jìn)的FPGA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)硬件位置比較輸出、精準(zhǔn)輸出功能，保證連續(xù)軌跡加工的出色性能和穩(wěn)定性，以及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)捕獲的實(shí)時(shí)性，從而實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)控制和提高生產(chǎn)效率和品質(zhì)。
ZMC408CE支持EtherCAT總線軸 + 脈沖軸混合插補(bǔ)，可脫機(jī)或聯(lián)機(jī)運(yùn)行，可控電機(jī)軸數(shù)8軸，特殊型號(hào)提供16或32軸可選，支持ZDevelop + 多種高級(jí)上位機(jī)混合編程，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、電子凸輪、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、連續(xù)軌跡加工和30+種機(jī)器人模型的控制。
ZMC408CE產(chǎn)品亮點(diǎn)
1.高性能處理器，提升運(yùn)算速度、響應(yīng)時(shí)間和掃描周期等；
2.一維/二維/三維、多通道視覺飛拍，高速高精；
3.位置同步輸出PSO，連續(xù)軌跡加工中對(duì)精密點(diǎn)膠膠量控制和激光能量控制等；
4.多軸同步控制，多坐標(biāo)系獨(dú)立控制等；
5.EtherCAT同步周期可快至125us；
6.EtherCAT總線和脈沖軸混合插補(bǔ)；
7.直線插補(bǔ)、任意空間圓弧插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)、樣條插補(bǔ)等；
8.應(yīng)用靈活，可PC上位機(jī)開發(fā)，也可脫機(jī)獨(dú)立運(yùn)行 ；
ZMC408CE視頻介紹
2.控制器手輪接口MPG定義
3.手輪接線參考
4.注意事項(xiàng)
手輪編碼器軸接口接線原理如上圖所示，手輪廠家的設(shè)計(jì)多種多樣，請(qǐng)先查看手輪內(nèi)部的設(shè)計(jì)圖后與運(yùn)動(dòng)控制器確認(rèn)正確后謹(jǐn)慎接線；請(qǐng)使用雙絞屏蔽線，尤其是環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，務(wù)必使屏蔽層充分接地。
04 程序配置
1.參考以上手輪接線示意圖正確連接手輪和控制器；
2.上電后請(qǐng)選EtherNET、RS232、RS485任一種接口連接ZDevelop；
3. 配置軸號(hào)：該控制器手輪接口無可用默認(rèn)AXIS軸號(hào)（映射需避開脈沖軸號(hào)），必須進(jìn)行重映射，操作步驟如下：
4. 配置IO：根據(jù)需要賦予軸選（HSX，HSY，HSZ，HSU）和倍率（HX1，HX10，HX100）以及緊急停止（HEMGN）功能；這些信號(hào)本質(zhì)為數(shù)字輸入信號(hào)，有固定的編號(hào)（參見上節(jié)） ，但無固定的功能，需要ZDevelop開發(fā)；其名稱為推薦配置的功能，軸選即為CONNECT同步運(yùn)動(dòng)的被連接軸，倍率即CONNECT比率。
5.完成以上配置即可開始使用手輪。
程序示例如下，運(yùn)行下方程序后，便可實(shí)現(xiàn)手輪的控制。
'不同控制器型號(hào)，手輪軸號(hào)，倍率和軸選擇IN編號(hào)不一樣，參考控制器使用手冊(cè)，本例程使用控制器型號(hào)為ZMC408CE
'不同手輪控制軸數(shù)不一樣，本例程控制軸數(shù)為6個(gè)
'軸號(hào)設(shè)置
global const axis_X = 0 'X軸
global const axis_Y = 1 'Y軸
global const axis_Z = 2 'Z軸
global const axis_U = 3 'U軸
global const axis_V = 4 'V軸
global const axis_W = 5 'W軸
global const def_R = 8 '手輪默認(rèn)軸號(hào)
global const axis_R = 10 '手輪重新映射軸號(hào)
'倍率IN編號(hào)設(shè)置
const io_Handlow = 42 '1倍率
const io_Handmid = 43 '10倍率
const io_Handhigh = 44 '100倍率
'軸選擇IN編號(hào)設(shè)置
const io_HandX = 45 '手輪X軸
const io_HandY = 46 '手輪Y軸
const io_HandZ = 47 '手輪Z軸
const io_HandU = 48 '手輪U軸
const io_HandV = 49 '手輪V軸
const io_HandW = 50 '手輪W軸
'緊急停止信號(hào)IN編號(hào)設(shè)置
const io_HandEMGN = 51 '急停
global dim conflag '手輪連接軸標(biāo)記
conflag = -1
ATYPE(def_R) = 0 '還原軸 8 軸類型
ATYPE(axis_R) = 0 '還原軸 10 軸類型
AXIS_ADDRESS(axis_R) = (-1<<16)+ def_R '將 MPG 手脈軸地址映射到軸 10
ATYPE(axis_R) = 3 '設(shè)置手脈軸軸類型為正交編碼器類型
UNITS(axis_R) = 1 '設(shè)置手脈軸脈沖當(dāng)量脈沖為單位
While 1
if in(io_handX) = on then
if in(io_handlow) = on then
connect(1, axis_R) axis(axis_X) '鏈接到軸X, 倍率 1
elseif in(io_handmid) = on then
connect(10, axis_R) axis(axis_X) '鏈接到軸X, 倍率 10
elseif in(io_handhigh) = on then
connect(100, axis_R) axis(axis_X) '鏈接到軸X, 倍率 100
endif
conflag = axis_X
elseif in(io_handY) = on then
if in(io_handlow) = on then
connect(1, axis_R) axis(axis_Y)
elseif in(io_handmid) = on then
connect(10, 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 '取消連接
cancel(2) axis(conflag)
conflag = -1
elseif in(io_HandEMGN) = off then
RAPIDSTOP(2)
endif
Wend
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正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等等。
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