5mpc07运动控制卡操作手册.docx
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5mpc07运动控制卡操作手册
步进机电有限公司
Step-servoCo.，Ltd.
MPC07运动控制卡
操
作
手
册
（MPC07EZV1.2.0）
目录
1概述1
1.1MPC07的软硬件简介1
1.2MPC07的结构2
1.3MPC07的技术特性和使用范围2
1.4MPC07的运动控制功能3
1.4.1单轴运动控制3
1.4.2多轴独立运动控制4
1.4.3多轴插补运动控制4
1.4.4运动指令执行方式4
1.4.5其它能力5
2控制卡的安装6
2.1硬件安装6
2.2软件安装6
2.2.1软件使用要求6
2.2.2软件安装6
3MPC07接口10
3.1信号接口定义10
3.2接线方法14
3.3MPC07跳线说明15
4运动控制系统的开发18
4.1开发Windows下的运动控制系统18
4.1.1开发VisualBasic控制程序18
4.1.2用VisualC++开发控制程序19
5函数描述22
5.1控制卡和轴设置函数22
5.2运动指令函数26
5.2.1独立运动函数26
5.2.2插补运动函数28
5.3制动函数30
5.4位置和状态设置函数30
5.5位置和状态查询函数31
5.5.1位置查询函数31
5.5.2状态查询函数33
5.6I/O口操作函数36
5.7其它函数38
6常见问题及解决方法41
6.1基本功能及实现方法41
6.1.1函数库初始化41
6.1.2简单的定位运动42
6.1.3简单的连续运动和回原点运动42
6.1.4多轴插补运动43
6.2运动变速43
6.3正确判断前一个运动指令是否执行完毕44
6.4MPC07卡安装过程中常见问题及解决44
6.4.1Windows起动后未出现检测到PCICard的信息44
6.4.2出现了检测到PCICard的信息，但无法正确加载驱动程序45
6.4.3驱动程序安装正确，但无法正常发脉冲45
6.5其它问题及解决方法46
6.5.1运行EXE文件时系统显示找不到DLL文件46
6.5.2如何将开发的软件系统制作成安装程序后发行给最终用户46
6.5.3软件能够正常启动，但无法产生运动46
6.5.4如何升级函数库47
6.5.5减速、原点信号的使用47
6.5.6如何提高速度精度47
6.5.7如何实现方向信号超前于脉冲信号48
6.5.8多卡共用问题48
6.6如何避免与其他设备的冲突48
7函数索引49
8附录51
8.1两轴步进控制系统示例51
8.1.1系统配置51
8.1.2控制电路接线图51
8.2单轴数字式伺服控制系统示例52
8.2.1系统配置52
8.2.2控制电路接线图52
8.3PC打印机口用作I/O口53
8.4PC机I/O地址分配54
8.5PC机中断线分配55
1概述
1.1MPC07的软硬件简介
MPC07主要适用于点位运动控制系统。
MPC07控制卡是基于PC机PCI总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元，它与PC机构成主从式控制结构：
PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；MPC07卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。
每块MPC07卡可控制4轴步进电机或数字式伺服电机，并支持多卡共用，以实现多于四个运动轴的控制；每轴均可输出脉冲和方向信号，以控制电机的运转；同时，可外接原点、减速、限位等开关信号，以实现回原点、保护等功能，这些开关信号由MPC07卡自动检测并作出反应。
另外，MPC07卡提供了的通用I/O接口，用于开关量控制。
MPC07卡采用先进的控制芯片，具有梯形升降速曲线，最高输出频率可达4.0MHz，有编码器反馈端口，主要适用于步进电机控制系统，也可用于有编码器反馈的数字式交流伺服系统。
MPC07配备了功能强大、内容丰富的Windows驱动程序、DLL函数库及示例程序。
MPC07在插补算法和运动函数的执行效率方面采用了更有效的方法，提高了插补精度、插补速度和实时性。
利用MPC07的示例程序既可以很快地熟悉MPC07控制卡的软、硬件功能，又可以方便快捷地测试执行电机及驱动系统在完成各种运动时的性能特性。
MPC07运动函数库用于二次开发，用户只要用VC＋＋或VisualBasic等支持Windows标准32位动态链接库（DLL）调用的开发工具编制所需的用户界面程序，并把它与MPC07运动库链接起来，就可以开发出自己的控制系统，例如：
数控系统、检测设备、自动生产线等。
MPC07的运动函数库能够完成与运动控制有关的复杂细节（比如：
升降速、直线插补等），这样就可以大大缩短控制系统的开发周期。
1.2MPC07的结构
光电隔离
通用I/O
理想位置
实际位置
状态等
报警
行程
减速
原点
运动控制函数库
MPC07结构示意图
脉冲
方向
光电隔离
PCI总线
状态
指令
PC机CPU
脉冲发射
光电隔离
长线驱动
运动控制
智能IC
MPC07
MPC07控制卡作为开发运动控制系统的平台，其结构是开放式的。
该卡插在PC机PCI扩展槽内使用，同时使用控制卡的数量和各卡上的控制轴数可方便地配置；MPC07卡提供了功能强大的运动控制函数库，并可以充分利用PC机现有的资源来开发完美的运动控制系统。
MPC07控制卡的结构示意图如下：
1.3MPC07的技术特性和使用范围
MPC07控制卡主要特征有：
开放式结构、使用简便、功能丰富、可靠性高等。
MPC07的特征体现在硬件和软件两个方面：
在硬件方面采用PC机的PCI总线方式，适用范围广，卡上无需进行任何跳线设置，所有资源自动配置，在Windows98、Windows2000及WindowsXP操作系统中支持即插即用，使用非常方便；MPC07的接线方式采用DB37型插头，所有的输入、输出信号均用光电隔离，提高了控制卡的可靠性和抗干扰能力；在软件方面提供了丰富的运动控制函数库，以满足不同的应用要求。
用户只需根据控制系统的要求编制人机界面，并调用MPC07运动函数库中的指令函数，就可以开发出既满足要求又成本低廉的多轴运动控制系统。
●每轴带有原点、减速和限位开关等接口；
●8个通用输入开关信号，20个通用输出开关信号；
●WINDOWS环境下WDM、DLL库；
●演示程序。
●4轴步进或数字式伺服控制；
●脉冲输出速度可达4.0Mpps；
●梯形加减速；
●运动中可变速；
●多轴高速线性插补；
●可输出脉冲/方向或双脉冲信号；
●每轴具有一个位置同步输出控制接口；
MPC07的技术指标主要有：
正是由于MPC07的开放式结构，使之应用范围十分广泛，在由步进电机和数字式伺服电机组成的基于PC机的运动控制系统中，都可以使用MPC07作为核心控制单元，例如：
●数控机床、加工中心、机器人等；
●X-Y-Z控制台；
●绘图仪、雕刻机、印刷机械；
●送料装置、云台；
●打标机、绕线机；
●医疗设备；
●包装机械、纺织机械；
等等。
目前版本主要用于点位控制，无圆弧插补。
无批处理方式，系统始终处于立即执行方式。
1.4MPC07的运动控制功能
MPC07控制卡的运动控制功能主要取决于运动函数库。
运动函数库为单轴及多轴的步进或伺服控制提供了许多运动函数：
单轴运动、多轴独立运动、多轴插补运动等等。
另外，为了配合运动控制系统的开发，还提供了间隙补偿功能。
下面简单介绍一下这些函数的功能。
1.4.1单轴运动控制
单轴运动有三个基本的类型：
●点位运动（pmove）
●连续运动（vmove）
●回原点运动（hmove）
这些运动又可以在常速模式或梯形速度模式下工作，因此，总共有六种基本运动类型，列表如下：
con_pmove
以常速移动指定距离（图（a））
fast_pmove
以梯形速度移动指定距离（图（b））
con_vmove
以指定的常速连续运动（图（c））
fast_vmove
加速后保持在指定高速的连续运动（图（d））
con_hmove
以常速运动至原点（图（e））
fast_hmove
加速后快速移至原点位置（图（f））
位置到达
原点位置
减速点
原点位置
减速点
（b）fast_pmove
t
位置到达
运动速度图形
（e）con_hmove
（f）fast_hmove
（d）fast_vmove
（c）con_vmove
（a）con_pmove
t
V
t
V
t
V
t
V
V
t
V
带有升／降速控制的运动函数称之为快速（fast）运动函数，譬如：
fast_pmove，fast_vmove和fast_hmove，而常速运动函数则称之为常速（con）运动函数，如con_pmove，con_vmove，con_hmove。
1.4.2多轴独立运动控制
多个运动轴能以独立的形式进行点位运动、连续运动和回原点运动（同时开始，不一定同时到达）。
这类运动一般在函数名的末尾以2或3来指明参加运动的轴数。
例如con_pmove2是一个两轴同时独立做点位运动的函数，fast_home3是三轴独立做回原点运动的函数。
这一类函数总共有12个。
1.4.3多轴插补运动控制
多轴插补函数能以特定的矢量速度执行线性插补运动。
参与插补运动的各轴同时开始运动，并且按照特定的算法同时到达各自的目标位置。
线性插补函数允许两轴或三轴沿直线运动；做直线插补运动时，可以采用均匀矢量速度方式或梯形矢量速度方式。
例如，fast_line3函数让三轴以梯形矢量速度走直线运动。
这一类的函数总共有4个。
1.4.4运动指令执行方式
运动指令以立即方式执行：
立即方式主要在单指令实时控制不同的轴运动时使用。
该方式下不等上一条运动指令控制的所有轴运动完毕即开始下一条运动指令的执行。
若新发出指令控制的轴只要未处于运动状态则立即开始按新运动指令运动，否则新发出指令不予执行。
这种方式若用在多条不同的运动指令连续执行时使用可能造成某些指令无法执行，除非开发人员通过检查运动状态或错误代码加以避免。
以下代码示例说明立即方式指令执行过程：
……
set_batch_flag（0）;
con_pmove（1,1000）;
con_pmove（2,2000）;
con_pmove（1,1000）;
……
立即方式
运行后运动轨迹如下：
（其中第三条指令执行不到，因为第三条指令发出时第一条指令控制的1轴正在运动。
）
注意：
●系统始终处于立即执行方式。
●无批处理方式。
●无圆弧运动指令。
1.4.5其它能力
MPC07的运动函数库也提供还有间隙补偿函数，在机械结构存在间隙时，往复运动的位置精度会受到影响，在电机每次改变方向时应进行间隙补偿。
MPC07提供位置同步控制功能。
即当某轴运动到某个位置时，可输出一个IO信号用于开关量控制。
2控制卡的安装
2.1硬件安装
MPC07控制卡对PC机的硬件要求十分简单：
能安装Windows98、2000、XP等操作系统，并带有PCI插槽的486以上机型即可，建议使用更高主频的Pentium及以上机型以获取更好的性能。
为了整个控制系统的可靠性，建议使用工控PC机。
MPC07卡基于PCI总线，因此卡上无需进行跳线设置地址、中断。
为了保证安全，插卡时应按照下列步骤操作：
1．关PC机，并切断电源；
2．打开PC机箱，选择未用的PCI扩展槽，并插入MPC07控制卡；
3．固定MPC07控制卡，并盖好PC机；
4．连接MPC07与电机驱动器等；
5．接上电源，并启动PC机。
注意：
在选用普通PC机时为避免产生潜在的资源冲突从而导致控制卡驱动程序无法正常加载，建议尽量不要选用集成了声卡、显卡、网卡等多种设备的集成主板。
2.2软件安装
2.2.1软件使用要求
MPC07控制卡支持Windows98、2000、XP等操作系统。
用户可根据自己的软件技术优势进行选择。
MPC07配有WINDOWS环境下的设备驱动程序、运动函数库（以动态链接库的形式提供）和演示软件，以满足不同运动控制系统的开发和测试需要，选择的开发工具只要支持标准的WindowsDLL调用即可。
2.2.2软件安装
在Windows98、2000、XP平台下，由于操作系统支持即插即用，当卡正确插入PCI插槽，操作系统启动后将会自动检测到PCIcard，此时可按照以下步骤完成驱动程序、函数库以及示例程序的安装。
1）系统检测到PCI卡后单击“取消”。
2）运行安装盘根目录下的“MPC07SPSetup.exe”。
然后单击“下一步”进行安装。
如果未安装MPC07卡，直接进入这一步。
3）单击“下一步”。
选择安装模块：
驱动程序、应用程序（包含函数库和示例程序），默认情形二者均选中。
4）单击“下一步”，开始安装。
5）单击“完成”。
6）系统提示需要重新启动计算机。
选择确定，系统重新启动后即可完成驱动程序的安装。
7）如果在WindowsXP下安装MPC07，重新启动系统后，将出现如下提示，选择第三个选项：
“否，暂时不”，单击下一步。
8）选择第一个选项：
“自动安装软件（推荐）（I）”，单击下一步完成安装。
3MPC07接口
MPC07控制卡采用DB37接口，外接线可采用屏蔽线缆，以提高控制卡的抗干扰能力。
其中开关量信号（原点、减速、限位以及I/O信号等）采用5DCV或12~24DCV开关电源；脉冲量信号（脉冲、方向等）采用5DCV开关电源。
完整的MPC07运动控制器由四张板卡组成：
MPC07主板，2张转接板，通用IO扩展板：
（1）MPC07主板完成运动控制功能，有两个接口：
DB37和40芯扁平电缆，DB37接口主要用于运动控制，通过转接板与驱动器等外部设备相连。
40芯扁平电缆用于通用IO，通过通用IO扩展板与外部设备相连。
（2）转接板是MPC07运动控制卡与外部设备、IO信号连接的桥梁。
1张用于主板与电机驱动器的连接，即转接板与MPC07主板的DB37接口相连，主要用于脉冲及方向输出、限位报警信号的输入等与运动控制有关的信号连接，MPC07主板输出的脉冲、方向信号是单端方式，利用转接板可将其转变为差分方式输出。
另一张用于通用IO信号、编码器反馈信号的连接，即转接板与通用IO扩展板的DB37接口相连。
（3）通用IO扩展板是通用IO信号与MPC07主板的连接桥梁，利用40扁平电缆将扩展板与MPC07主板相连。
如果控制系统需要使用通用输入或输出信号，必须使用通用IO扩展板。
注意：
不能将IO信号直接与MPC07主板的40芯电缆管脚相连，否则可能烧坏FPGA，必须使用通用IO扩展板。
3.1信号接口定义
备注栏：
“输入”表示该信号为输入信号，“输出”表示该信号为输出信号。
表3-1MPC07主板的DB37接口定义
引脚号
名称
定义
备注
引脚号
名称
定义
备注
—
—
—
19
EL3-
负向限位3
输入
37
DCV24
24V电源正
输入
18
EL3+
正向限位3
输入
36
GND24
24V电源地
输入
17
ORG3
原点3
输入
35
DCV5
5V电源正
输入
16
EL2-
负向限位2
输入
34
GND5
5V电源地
输入
15
EL1-
负向限位1
输入
33
EL2+
正向限位2
输入
14
EL1+
正向限位1
输入
32
ORG2
原点2
输入
13
ORG1
原点1
输入
31
ALM
报警
输入
12
OUT8
通用输出4
输出
30
EL4-
负向限位4
输入
11
OUT7
通用输出3
输出
29
EL4+
正向限位4
输入
10
OUT6
通用输出2
输出
28
ORG4
原点4
输入
9
OUT5
通用输出1
输出
27
SD_1
减速1
输入
8
OUT4
位置控制4
输出
26
SD_2
减速2
输入
7
OUT3
位置控制3
输出
25
SD_3
减速3
输入
6
OUT2
位置控制2
输出
24
SD_4
减速4
输入
5
OUT1
位置控制1
输出
23
DIR1
方向1
输出
4
PUL2
脉冲2
输出
22
PUL1
脉冲1
输出
3
DIR2
方向2
输出
21
DIR3
方向3
输出
2
PUL4
脉冲4
输出
20
PUL3
脉冲3
输出
1
DIR4
方向4
输出
注：
除通用输入/输出信号外，信号名称中的1、2、3、4分别对应MPC07卡的第1、2、3、4轴。
各接口信号的详细说明如表3-2所示。
表3-2MPC07主板的DB37接口说明
类型
功能
编号
说明
脉
冲
量
信
号
脉冲/方向
1~4，
20~23
脉冲/方向信号与步进电机驱动器或数字式伺服电机驱动器相连以控制其运转。
MPC07的脉冲/方向输出为光电隔离得单端信号，差分芯片在转接板。
对于仅需要单端式信号的驱动器，只要接转接板差分信号的正端即可（参见接线方法）；对于接收双脉冲信号的驱动器，PUL端为正转（CW）脉冲输出端，DIR端为反转（CCW）脉冲输出端（这种情况下，应调用set_output_mode设置MPC07卡的脉冲输出模式，参见set_output_mode函数说明）。
开关电源
34、35
+5V开关电源。
为输出信号提供驱动。
该电源由外部提供。
开
关
量
信
号
限位
14、15
33、16
18、19
29、30
MPC07卡上每个控制轴有两个限位输入信号（EL+和EL-）。
在MPC07卡发送脉冲时，如果接收到相应的限位信号，MPC07卡将立即停止发送脉冲。
减速
24~27
MPC07卡上每个控制轴有一个减速输入信号（SD）。
在MPC07卡执行快速指令发送脉冲时，如果接收到相应的减速信号，MPC07卡将以设定的加速度减速至低速。
原点
13、17
28、32
MPC07卡上每个控制轴有一个原点输入信号（ORG）。
在MPC07卡执行回原点指令发送脉冲时，如果接收到相应的原点信号，即表示已到达原点，MPC07卡将立即停止发送脉冲。
外部报警
31
MPC07卡有一个共用的外部报警输入信号，当MPC07卡接收到该信号时，卡上的各轴将立即停止发送脉冲。
位置同步控制
5~8
MPC07提供4个位置同步控制信号（每轴一个），输出电流500mA。
通用输出
9~12
该DB37接口提供4个通用输出口供用户使用，输出电流500mA。
开关电源
36、37
12~24DCV的开关电源，该电源由外部提供，为所有输入信号提供驱动。
转接板示意如图3-1所示，端口定义见表3-3、表3-5。
表3-3与MPC07主板相连时转接板端口定义
端口
定义
备注
端口
定义
备注
X2-1
24V电源正
输出
X3-1
DIR1+
输出
X2-2
24V电源地
输出
X3-2
DIR1-
输出
X2-3
ORG1
输入
X3-3
PUL1+
输出
X2-4
EL1+
输入
X3-4
PUL1-
输出
X2-5
EL1-
输入
X3-5
5V电源正
输出
X2-6
X3-6
5V电源地
输出
X4-1
24V电源正
输出
X5-1
DIR2+
输出
X4-2
24V电源地
输出
X5-2
DIR2-
输出
X4-3
ORG2
输入
X5-3
PUL2+
输出
X4-4
EL2+
输入
X5-4
PUL2-
输出
X4-5
EL2-
输入
X5-5
5V电源正
输出
X4-6
X5-6
5V电源地
输出
X6-1
24V电源正
输出
X7-1
DIR3+
输出
X6-2
24V电源地
输出
X7-2
DIR3-
输出
X6-3
ORG3
输入
X7-3
PUL3+
输出
X6-4
EL3+
输入
X7-4
PUL3-
输出
X6-5
EL3-
输入
X7-5
5V电源正
输出
X6-6
X7-6
5V电源地
输出
X8-1
24V电源正
输出
X9-1
DIR4+
输出
X8-2
24V电源地
输出
X9-2
DIR4-
输出
X8-3
ORG3
输入
X9-3
PUL4+
输出
X8-4
EL4+
输入
X9-4
PUL4-
输出
X8-5
EL4-
输入
X9-5
5V电源正
输出
X8-6
ALM
输入
X9-6
5V电源地
输出
X10-1
24V电源正
输出
X12-1
24V电源正
输出
X10-2
24V电源地
输出
X12-2
24V电源地
输出
X10-3
通用输出1（电流500mA）
输出
X12-3
SD4
输入
X10-4
通用输出2（电流500mA）
输出
X12-4
SD3
输入
X10-5
通用输出3（电流500mA）
输出
X12-5
SD2
输入
X10-6
通用输出4（电流500mA）
输出
X12-6
SD1
输入
X11-1
24V电源正
输入
X12-7
位置控制1（电流500mA）
输出
X11-2
24V电源地
输入
X12-8
位置控制2（电流500mA）
输出
X11-3
5V电源正
输入
X12-9
位置控制3（电流500mA）
输出
X11-4
5V电源地
输入
X12-10
位置控制4（电流500mA）
输出
注：
除通用输入/输出信号外，信号名称中的1、2、3、4分别对应MPC07卡的第1、2、3、4轴。
通用I/O扩展板接口定义如表3-4所示。
表3-4I/O扩展板引脚定义
引脚号
定义
备注
引脚号
定义
备注
—
—
—
19
通用输入3
输入
37
24V电源正
输入
18
编码器A3或Z3
输入
36
24V电源地
输入
17
编码器B3
输入
35
5V电源正
输入
16
通用输入2
输入
34
5V电源地
输入
15
通用输入1
输入
33
编码器A2或Z2
输入
升级会员 