MCX系列运动控制器是日本NOVA公司设计的专用电路,其中MCX314As是NOVA公司最新的推出的4轴运动控制器,是对MCX314功能的改进和增强。
MCX314As以单个电路同时控制4个伺服系统或步进电机系统,可进行各轴独立的定位控制、速度控制,亦可在任意2轴或3轴中进行圆弧、直线、位模式插补。MCX314As能与8/16位数据总线接口,通过命令、数据和状态等寄存器实现4轴3联动的位置、速度、加速度等的运动控制和实时监控、实现圆弧、直线、位模式3种模式的轨迹插补,输出脉冲频率达到4MHz,每轴都有伺服反馈输入端、4个输入点和8个输出点,能独立地设置为恒速、线性、非对称S曲线加/减控制、非对称梯形加/减速控制方式,并有2个32位的逻辑、实际位置计数器和状态比较寄存器,实现位置的闭环控制,另外,较MCX314增加了自动搜寻原位、输入信号滤波器、同步动作、输出脉冲32位,圆弧/直线插补脉冲范围32位、完成S曲线加/减速的非对称、手动设定模式、位置计算器的可变环形、Z相输入的实位计数器的清除、实位计算器的增减反转等功能,同时,MCX314As对连续插补最终写入、圆弧插补终点指定、输入UP/DOWN脉冲的计算出错等作了相应的改善。
2 内部结构和主要功能
图1为MCX314As的功能框图。由相同功能的X、Y、Z和U轴的控制部分和插补计数部分组成,主要功能如下:
2.1 4轴控制
MCX314As通过脉冲序列驱动控制电机运动,4轴运动控制器中的4个轴都具有相同的功能,允许至多3轴联动,同时对于恒速驱动、插补或S曲线驱动都有相同的操作方法,S曲线加/减速驱动等4轴的性能相同。
2.2 速度控制
对于恒速驱动、插补或S曲线加/减速驱动,输出脉冲的频率范围是1p/s-4mp/s,而输出脉冲频率的精度(时钟频率为16MHz)小于±0.1%,速度倍率为1-500,驱动脉冲输出的速度可以在不运行时自由变化。
2.3 加/减速驱动
[$page] MCX314As可以控制每根轴的恒速驱动、插补的加/减速驱动和S曲线加/减速驱动。每个轴还可以被独立地位置为S曲线或梯形加/减速,使用S曲线的加/减速命令可以使输出脉冲按抛物线规律进行加/减速。
2.4 插补功能
直线插补:4轴中的任意2轴或3轴都可以实现直线插补运动,运动位置边界的坐标介于-2147,483 646-+2 147 483
646之间,同时直线插补的位置误差为±.05LSB(最小插补单位)。
圆弧插补:任意2轴都能实现圆弧插补,其插补坐标的范围与直线插补相同,圆弧插补的位置误差为±1.0LSB(最小插补单位)。
位模式插补:这种插补的数据由上位机CPU进行计算,上位机将插补结果写入MCX314As,然后,MCX314As在预置的驱动速度下连续输出插补脉冲,根据上位机CPU的处理能力,MCX314As可以对各种形状的曲线进行插补。
连续插补:MCX314As允许不同的插补方式连续使用,例如直线插补→圆弧插补→直线插补→……,不间断的连续插补时允许的最大插补速度为2Mp/s。
2.5 位置控制
每个轴都有一个32位的逻辑位置计算器和一个32位的实际位置计算器,逻辑位置计算器记录输入的位置脉冲,实际位置计算器记录从外部编码器或者线性比例尺输入的反馈脉冲。
2.6 比较寄存器和软件限位
每个轴都有2个32位比较寄存器,一个为逻辑位置计数器,另一个为实际位置机计数器。比较结果可从状态寄存器读出,也可以通过中断报出,这些寄存器也可以被用来实现软件限位。
2.7 自动搜索原位功能
MCX314As在不需要CPU干涉下可以完成自动搜索为原位的工作,这个过程包括高速原位搜索→低速原位搜索→编码器Z相搜索→补偿驱动。这种功能减少了CPU的负担。
2.8 同步运行
同步运行可实现一些特殊功能,例如在每个轴