MACHII接口板说明Word文件下载.docx
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8、可与所有脉冲与方向信号的步进、伺服驱动配套使用，控制车床、铣床作数控运行。
9、输入端可外接机械开关、槽型光耦、接近开关、对刀器等。
10、接口板P1-P17口信号与电脑并口信号1-17针一一对应，并口18-25针为电源地。
11、通过并口P1、P16控制两路电磁继电器输出，可控制机床冷却泵，润滑油泵。
12、针对MACH中P17口的PUMP电荷泵可控制一路继电器输出，提高机床运行的安全性。
13、通过P14口，提供精密的0-10V模拟电压主轴速度控制信号，可以稳定控制变频主轴的转速。
14、外形尺寸140mm*100mm，定位孔122mm*82mm。
二、接口定义
计算机的打印口是数字量输入输出信号，它的高电平通常为5VDC，低电平通常是0VDC。
一般情况下计算机并口的IO可以直接与外设的IO相连接，但在应用于工业场合，控制设备与计算机的IO信号有时不能直接相连，两者之间存在电位差，这种电位差有时会损坏计算机设备，动力设备供电线路的电磁干扰、钢体摩擦产生的静电干扰及不良接地造成的共阻干扰，其干扰方式可以归纳为电、磁及共阻抗耦合等形式。
这些设备往往由于缺少相应的抗干扰措施而导致数据不准，采集的数据杂乱无章甚至影响计算机的正常工作。
其主要原因有：
在现场设备安装布线时没有相应的抗干拢措施，布线不合理，线路连接不正确等，光电隔离并口CNC接口板就是针对这种情况开发的计算机并口光电隔离保护设备。
为了准确获取现场数据，采取必要的现场防干扰措施是非常必要的，CNC接口板采用光耦器件隔离计算机并口与外设，适合直接用计算机控制外设作为工业应用，是解决现场开关量信号输入及数字控制信号输出的抗干扰功能的接口界面板卡。
采取正确的隔离措施可以增强设备的抗干扰。
尽管外部信号电缆的正确铺设及接地可以在很大程度上减弱外部干扰的影响，但干扰不会就此得以根治，在信号进入计算机采集系统时加入一定的隔离是非常有效的，它不仅可以隔离掉外部的干扰信号，同时还可以对主机形成一定的保护，使主机不会由于外部强干扰而造成损坏，目前采用最多的则是光电隔离法，如图所示：
由于发光二极管的内阻非常小只有几百欧姆，而干扰源的内阻一般很大，在发光二极管上得到的干扰电压是非常小的，因此，大大削弱了其的强度，同时由于发光二极管必须有足够的电压和电流时才能发光，尽管干扰信号的电压很高，但其电流很小，能量则很小，因此，它不足以驱动发光二极管发光，在光电隔离器的另一端就不会有干扰电压输出，下图是光隔前后的信号波形图：
在光隔前还可以增加一级滤波器用以消除高频干扰，常用的滤波器有RC、巴特沃斯、切比雪夫等。
其中RC无源滤波器是最经济实用的，实践证明，在光隔前加上一级RC滤波器就可以很好的完成滤波任务，当然，如果能加上其它有源滤波最好了，它们可以提供更加锐减的频率截止特性。
（一）输出接口18位
内部电路
5VP2P3P4P5GND5VP6P7P8P9GND5VP1P14P16P17GND
1、其中3个DC5V电压为输出
2、GND为地
3、P2P3P4P5P6P7P8P9P1P14P16P17为并口的12个输出脚的，一般在MACH中P2\P3\P4\P5\P6\P7六个IO口用作XYZ三个轴的脉冲与方向控制。
（二）输入接口18位
1、EN控制P2P4P6三个信号的通断
2、P10P11P12P13P15为并口的5位输入端口
P10在MACH中设置为急停，（电脑上的Estop）
P11、P12、P13、P15可通过限位跳线开关用作XYZ三轴的限位输入或设置为其它用途，如外接开关用OEM功能。
3、VIN为板上的输入供电接口，用DC12V，电流2A以上，可用12V的开关电源。
GND为公共地。
通过输入端口可以连接各种传感器及开关，在软件中设置实现相应的功能。
与机械开关的连接
机械开关具有经济，接线简单等特点，在许多的场合应用，机械开关（不是"
常开"
就是"
常闭"
配置），或光电开关都能够输入信号到接口板。
这些开关可以作为限位开关，急停等使用。
与接近接收传感器连接方法
接近传感器光电传感器
a、电压式接近接收感应式传感器
电源正和电源地向传感器提供电源，当传感器远离物体时，信号输出端与电源地相连，当传感器接近物体时，信号输出端与电源相连，这样当物体接近或远离传感器时，就在信号输出线上与电源地之间得到变化的信号输出。
b、电流式接近传感器
电流式接近传感器与电压式传感器的接线方法相似，这类传感器分为0-16mA输出和4-20mA输出两种，都可以接一个250欧姆的电阻转为TTL电平信号。
c、开关式接近传感器
这类传感器一般是四根线，其中的两根线是电源下与电源地，另外的两根线是开关的线，当物体远离传感器时，两线之间开路，当物体接近传感器时，两线闭合。
（三）继电器端口
A＇COMAB＇COMB
COM为继电器公共端，AA’BB’为继电器的常开和常闭接点，为并口的P16（A继电器）P1（B继电器）控制。
（四）主轴控制端口
1、GNDVOUT主轴模拟量控制并口的P14控制
MACH通过P14口来控制主轴模拟量输出端口的电压在0-10V之间变化，外部微调电位器是输出端的电压进行细微补偿调节。
ACM接GND，AV1接VOUT（0-10V）。
在变频器的转速控制要设置成外接模拟电压控制方式。
（请参考变频器的设置说明）
2、Pump看门狗并口的P17控制
电荷泵-脉冲监控器
MACH是通过计算机打印口来控制机器运行的，MACH启动前计算机打印口的IO状态是不定的，这时机器也可能被运行，发生意外情况。
所以在MACH软件中设置了电荷泵-脉冲监控器这个功能。
Mach3正常工作，Mach3在并口上能够输出频率在12.5千赫兹左右的脉冲群，如果Mach3没有正常安装或者处于紧急停止状态或脉冲群的产生失败接口上将没有信号。
泵的输出能够表明Mach3是否正常运行，您可以把这个信号通过继电器控制轴和主轴驱动器。
在12V与PUMP之间可以接控制一个12V的电磁继电器或是固态继电器
3、P8P9端口的晶体管信号输出，可以控制继电器的通断。
三、接线说明
四、软件设置
MACH3详细安装与设置请参考MACH3的文档说明
本设置说明是以MACH3REV1.84试用版为例设置。
其它版可能略有不同，请参考具体的版本说明。
当您开始安装程序时最好不要连接机床，如果您已经连接了机床，看清楚机床电缆插入的电脑接口，关闭电脑、机床和驱动器并后从电脑后部拔去25针接头，并重新启动电脑.您运行下载文件时，Windows将为您提安装向导，如提示您接受许可证条件以及为Mach3选择目标文件夹。
在安装完成（SetupFinished）对话框出现时您应该选择初始系统（InitialiseSystem），然后点击完成（Finish），系统将提示您重新启动电脑运行重启动是必不可少的，如果没有重新启动您将遇到麻烦，这样的麻烦只有通过Windows控制面板手动卸载驱动程序才能解决，所以请您重新启动电脑。
（中文说明3-1）
安装测试（中文说明3.1.5）
安装完成后您需要对系统进行测试，在安装目录下有DriverTes程序
MACH_IICNC板配制Mach3
1、设置机床的运行单位
点击配置（Config）下拉菜单中的单位设置（SetupUnits）定义单位
如果您把单位定义为驱动机构的单位，运算过程就会变得稍微简单，因此如果您的螺杆是公制的，您应该把单位定义为毫米。
如是英制的就应该把单位定义为英寸。
2、定义接口地址
如果您只需要使用一个并口并且是电脑主板的并口，接口地址是默认地址即0x378
图5.1–接口和轴选项标签
（也就是十六进制378）。
3、定义驱动频率
Mach3驱动程序可以在25000Hz、35000HZ、45000Hz的频率下工作，Mach3的运行频率与电脑处理器的速度和处理器加载的进程有关。
频率决定于轴以最高速度转动时需要的最大脉冲频率，如果你的机床使用步进电机驱动，把频率设置在25000Hz左右比较合适。
标准的1.8°
步进电机速度8细分最高可以达到935转每分钟。
Mach3示范版本只能在25000Hz的频率下运行，另外当Mach3被强行关闭后再次运行时频率又会回到25000Hz，Mach3运行时的实际频率可以在标准的诊断窗口中显示。
4、停止控制Estop设置
每台机床都必须有一个或几个紧急停止按钮（Estop），一般的紧急停止按钮上都有一个比较大的红色蘑菇头，它们必须安装在合适的位置上，以便在您操作机床的时候从任何位置都可以轻易按到。
每个紧急停止按钮（Estop）都必须能够快速安全的停止机床的一切运动，按下紧急停止按钮后（Estop）主轴停止转动刀具也停止移动，这个控制过程不能有软件延时，因此采用继电器和电流接触器。
按下紧急停止按钮（Estop）电路将产生一个特殊的强制信号并传送给Mach3，通过紧急停止按钮（Estop）来切断交流电效果不是很好，因为储存在直流滤波电容器能量能够让电机转动较长的时间。
紧急停止之后您必须按紧急复位（Reset）机器才能重新运行，但是如果紧急停止按钮已经锁定，您就必须先旋转紧急停止按钮解锁。
紧急停止之后一般都不能再对原来的工件进行加工，但是可以保证人和机床的安全。
设置好这些后点击Reset按钮，闪动的LED会变绿。
在接口板的P10口与GND之间接一个常开的开关，按动开关，在DiagnosticsALT-7屏上可以显示红色LED的指示。
定义输入输出信号可在完成了基本的配置之后，您定义将使用的输入输出信号，以及信号的输入输出分别将使用哪个接口和那些脚针。
也可以将已经定义好接口和脚针的XML格式文件放入MACH的安装目录下。
5、运动轴输出信号
点击电机输出（MotorOutputs）标签，将显示如图所示的界面。
定义X、Y、Z轴驱动器的连接接口和脚针并选择激活项激活，在这里定义了三个运动轴，X轴脉冲信号P2，X轴方向信号P3、Y轴脉冲信号P4，Y轴方向信号P5、Z轴脉冲信号P6、Z轴方向信号P7，主轴的控制输出P14，设置完成后您必须点击应用保存数据。
6、主轴控制
Mach3能够通过三种不同的方式控制主轴，当然您也可以通过手动控制主轴。
1.用继电器或电流接触器控制电机的启动（顺时针或逆时针）和停止。
2.通过分步或直接脉冲控制电机（电机为伺服电机）。
3.通过脉冲宽度调制信号控制电机
在MACH_IICNC板控制主轴的控制方式主要是以第2种，以频率脉冲方式控制0-10V模拟电压来控制主轴转速。
在这里定义了5个输出，P8口Output#1、P9口Output#2、P16口Output#3、P1口Output#4、P17口ChargePump。
例与台达VFD-M变频器的连接，0-10V端子接到变频器的AVI端子上，GND与GND连接。
P00参数值设置为01
在MACH3软件中主轴设置
在这里将禁止主轴继电器、禁止切销液和润滑雾控制前的钩去掉，马达控制选项主轴马达输出与Step/Dir选项钩到，Output#1、Output#2作主轴的正反控制，Output#3润滑控制、Output#4切销冷却液控制。
在这里可以输入M指令，在MACH_CNC板的相应端口的LED会有指示。
主轴控制-M3、M4、M5
M3可以控制主轴以程序指定的速度顺时针转动。
M4可以控制主轴以程序指定的速度逆时针转动。
M5可以控制主轴停止转动。
冷却和润滑控制-M7、M8、M9
M7可以控制开启润滑液继电器。
M8可以控制开启冷却继电器。
M9可以控制关闭继电器。
.
在这里可以输入S命令，改变主轴的转速
在这里可以+-手动改变主轴的转速，按F5启动主轴（LED指示灯变成黄色），在MACH_IICNC接口板的VOUT（0-10V）端口位会有相应的主轴控制电压变化。
7、限位开关设置
MACH_IICNC接口板有三轴6个限位开关输入接口，可以安装机械开关、按近开关等作为机床的限位开关。
可以通过设置跳线开关，将限位开关信号输入到电脑MACH软件中，接通时限位信号允许输入电脑。
在这里设置并口输入端的限位信号，P11X轴、P12Y轴、P13Z轴，当跳线处于ON位置时，外置的限位开关信号会同时输入电脑中，当开关OFF时，限位信号不输入电脑，P11、P12、P13输入端口可以设置为其它功能。
8、电机运行参数设置
详细的设置说明请参考MACH3中文说明第5章节
设定各轴电机参数：
（a）计算刀具或工作台移动一个单位驱动装置所需的脉冲数量，stepsperunit
（b）设定电机的最大速度，
（c）设定加速率或加速率。
计算单位脉冲数量
轴移动每个单位Mach3所需的脉冲数量决定于机械驱动装置（滚珠丝杠的斜度，电机和螺杆之间的齿轮）、步进电机的性能和伺服电机的编码器以及驱动电路中的微步或电子传动装置。
计算机械驱动装置
现在您要计算轴移动一个单位电机的转数，如果您的传动装置为螺杆螺母传动，您需要知道螺杆的螺距（也就是螺纹顶部间隙）和头数，如果螺杆是直接通过电机驱动，那么轴移动一个单位距离螺杆的转速也就是电机的单位转数（motorrevsperunit），
现代步进电机的解析度一般为每转200整步。
伺服电机的解析度决定于驱动轴的编码器，编码器的解析度一般通过刻度每转（cyclesperrevolution）来衡量，因为输出信号为双正交信号，因此实际解析度是编码器解析度的4倍。
计算电机每转Mach3需要产生的脉冲，建议您在步进电机上使用微步驱动电路，如果您使用的是整步或半步驱动，您需要一个更大的电机并且在某些速度下会出现共振的情况严重影响机床的工作。
如果您需要配置电机的微步数设定在8，也就是说电机转动一圈Mach3将输出1600个脉冲控制电机。
Mach3单位脉冲
假设螺杆的螺距5mm，电机是1.8度的步进电机,电机转一周是200步，驱动器的细分数设置为8微步。
现在我们可以通过以下公式计算Mach3单位脉冲：
Mach3单位脉冲=200*8/5mm=320步
在电机调试（MotorTuning）对话框，选择您要配置的轴并输入Mach3单位脉冲（Mach3stepsperunit）的计算结果然后点击保存，这个计算结果可以不是整数，因此您可以按照您所需的精度设定，请记住点击保存轴的设置（SaveAxisSettings）。
设置电机最大速度
电机最大速度设置仍在配置下来菜单中的电机调试对话框中进行，滑动对话框中的滑块速度/时间图将发生改变，从图上我们可以看到电机先加速，在到达最大速度并保持一定的时间后开始减速，现在您可以设定电机的最大速度，也可以通过滑块设定电机的加速和减速速率（加速和减速的速率是一样的）。
设定的电机最大速度可能对电机、驱动装置或机床并不安全，Mach3可能是在疲惫运行，您需要先计算一下或通过试验来确定这个最大速度是否安全。
确定加速度
电机不可能立即改变机床的速度，旋转部件的转动（包括电机本身）需要给一个角动量才能转动，动量转换为力将给部件、刀具和工件一个加速度，有些力可能用来克服摩擦或驱动刀具切割。
Mach3会以指定的加速度加速或加速（也就是说在时间速度图上时间和速度的关系是直线），如果电机能够提供足够的力，满足切割、克服摩擦力和惯性力以及提供加速度的需要，机床就能正常运行；
如果电机提供的扭矩不够，将造成步进电机失速，如果是伺服电机将造成位置误差，如果伺服电机的伺服误差过大，电机将给出错误的信号将影响加工的精度。
五、MACH3OEM外接开关设置实例
如果您需要通过机床本身的按钮实现控制（没有界面按钮的情况下），您需要激活并定义OEM触发脉冲（OEMTrigger），这样信号才能控制OEM按钮。
（启动1000,清零105,进给速度+108,进给速度-109）
设置并口的P15为OEMTrig#1
输入程序启动的OEM代码1000
这时可以在P15端口接一个开关，实现程序启动停止功能，相当于电脑上的CycleStart。
伺服系统配电柜
六、相关软件及网站
PC并口CNC软件
MACH2/3
Mach3中文技术支持:
support@artofcnc.ca,
support@
EMC2http:
//www.linuxcnc.org/
KCAM4
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