MCT126同步控制器用户手册.pdf

1、MCT126 V1.5用户手册西安市高新开发区科技路1 9 5 号B-2 2电话：0 2 9-6 2 9 6 9 8 3 8 6 8 9 2 0 0 8 1传真：0 2 9-6 2 9 6 9 8 2 8同 步 控 制 器陕 西 金 驰 霸 电 子 科 技 有 限 公 司MCT126http:/ 300KHz 编码器计数频率，内部4 倍频后可达 1.2MHz FPGA+高性能处理器架构，快速动态响应（约 90us）位置同步和比例控制 电平、脉冲、模拟量三种相位修整模式 13 位 D/A 输出(1bit 方向位+12bit 数据位)编码器输入 5V 差分或 24V 推挽式信号源可选 编码器输出信

2、号源主从轴可选，级联方便 自带按键及 LCD 显示 RS232/RS485 串口通讯，内嵌 MODBUS 从机通讯协议 装配、设置简便，高性价比 性 能 特 点1 介绍介绍 MCT126 是采用 FPGA 和高性能处理器架构设计的高性能同步控制器，用于实现两个独立的电机间的控制，可以配合多种电机使用（直流、变频、伺服等），通过输出10+10V 的电压进行速度和位置控制。300KHz(内部 4 倍频后可到 1.2MHz)的响应频率可以实现高精度和高速的运行，不到 90us 的响应时间，使用伺服驱动可在动态过程中实现精准的同步控制。完全比例控制和其它功能如电平、脉冲、模拟量三种远程相位修整控制都作

3、为标准功能集成，使得应用范围更加广泛和方便。所有的设置都是数字式的，不须电位调节；通过控制器自带的按键和显示屏完成所有的参数设置；具有 RS-232 及 RS-485 通讯功能，采用 MODBUS 通讯协议，非常方便与其它控制器及标准触摸屏联机，进行调试和二次开发。外壳采用不锈钢做成，所有的连接端子及显示都在前面板；外壳底座式安装，安装使用方便。MCT126 使用 24V 直流供电（实际支持 18V30VDC）。2 操作原理操作原理 所有的操作首先都是基于驱动器之间的模拟同步。给驱动器一个速度参考电压，调整驱动器的速度使其大致同步。可以给定从动的比例配合，这样预先同步可以使两个速度误差在 1以

4、内。如上图所示，数字同步用来补偿模拟速度的误差以实现绝对的角度和位置同步，消除电机漂移和累计位移的影响。这需要驱动器角度位置的数字回馈信号。通常使用增量旋转编码器或类似的信号。同步控制器连续检查两轴的位置，当出现角度误差时发出模拟修整信号，这个模拟修整，加到从动轮的参考电压上，保持两轴位置的协调。每个编码器脉冲同步响应时间只有数微秒，从动轮几乎没有变化。3 输入脉冲输入脉冲 为了适应同步操作和实际的条件(传动比、编码器分辨率、滚轴直径等)，主、从输入脉冲可以分别换算。“Factor 1”是主动脉冲的换算系数，“Factor 2 是从动脉冲的换算系数。两个系数都是五位数，设置范围是 0.1000

5、10.0000。当 Factor1 和 Factor2 都设置为K711-1-1.0000 时(相当于 LCD 或串口输入 10000)，实现 1：1 的速度和相位同步；这个参数可以用RS232 或 RS485 连接，通过串行口连接进行设定。参数设定好后，从动电机会来改变位置，保持和主电机的一致。根据下面的公式 Sslave=21FactorFactor*Smaster注释：当要求位置和角度同步时，我们将Smaster和Sslave设为两个驱动器移动特定的同步距离编码器的脉冲数或者旋转一周的脉冲数。当只需要速度同步时（速度误差允许10-5 之内），Smaster和Sslave也可设置为同步控制

6、下编码器的频率。正常情况下，比例模式，考虑到机器的所有几何数据，可以尽量将Factor 2的值固定，将Factor 1 作为“用户参数”（Factor 1 在生产过程中随时可以改变，而Factor 2是机器恒量，一般不改变）下面的例子说明进料系统Factor 1和Factor 2的计算，这里从速度会改变材料的拉力。d=200d=100i=5i=3张力控制主电机从电机2500p/r2000p/r 主动轮转一圈，从主编码器收到5250012500个脉冲，从动轮需要在相同时间内转二圈，那么我们从从编码器收到23200012000个脉冲，这意味着，每12500个主动脉冲我们需要12000个从动脉冲来保

7、持同步。随后，我们设置Factor1和Factor2，关系如下：12500Factor112000Factor2 简单的方法，根据输入脉冲数来准确的设置Factor参数，但是这里需要操作员有一点需要理解，需要在终端上设置一个值（不考虑拉力）。如果设置成1.0000，则更易于理解。那么，我们需要用到不同数据的公式：125001.00012000Factor2 结果，我们发现 Factor212500/120001.0417，这个设置校准了 Factor1 成为易于理解的“用户参数”（1.0000=没有拉力，1.03753.75的拉力）。当由操作终端设置参数“Factor 1”可得到同样的结果。提

8、示1：最好，保持Factor1 和Factor2 在范围 0.12.0000。这样允许MCT所有D/A转换器使用 12 位分辨率；例如，Factor计算结果为 4.5000 和 7.8000，这样比例设成 0.4500 和0.7800(或 0.9000 和 1.5600)更好。提示2：当需要位置同步，适当的factor设置可以消除累积误差（factors 只能设置 4 位小数）如果要求 16：17 的比例，Factor1 用十进制表示为 0.94117647.因为没有足够的小数位数，短时间内会由累积位置误差。当用 1.6000 和 1.7000(或 0.8000 和 0.8500)时就可以解决

9、这个问题。提示3：便于根据接收到的频率选择大概的转数，两边同样的范围。K711-2-4 运行中改变比例运行中改变比例 随时可以使用按键或串口改变Factor1或Factor2来改变速度比例，如：Factor1从1.0000改为 2.0000，从动速度会提升一倍。5 相位和相对位置的改变相位和相对位置的改变 主从电机的相对位置一般设为通电或最后一次复位时的状态。在整个运行过程中，如果没有出现任何错误，初始相位状态会一直保持，除非操作员用以下的方式来改变：5.1 定时器修整（模式 1）从“Trim”或“Trim”端口输入信号，给从电机一个较低或较高的临时速度，这样就改变了电机的相对位置。当 Tri

10、m 输入端信号无效时，主从轴会在新的相对位置下实现同步。增加和减小的速度可以在“Trim Step”中设置，任何时候，都可以用硬件信号或软件命令将调整好的信号寄存在 EEPROM 中，这样以后可以使用同样的速度，断电后也一样。差异的 Trim 速度由内部的定时器产生，并且是可调的，使从电机加速或减速，不考虑实际的绝对速度，这样 Trim 方式可以在停止的时候将从电机移动到一个合适的初始位置。5.2 输入脉冲修整（模式 2）从“Trim”和“Trim”端口输入脉冲发生器、编码器或者 PLC 发出的脉冲信号，每个 Trim 脉冲会使相位差增加或减少一个相当于主轴编码器的脉冲数。使用输入频率计数器或

11、 PLC 时可以重复改变或调整主从轴间的相位。模式 2 同样适用于差速箱功能。5.3 模拟输入修整（模式 3）从 Vin 和 AGND(输入端子 16、15 号)输入的模拟电压作为 Trim 的修整信号源。模式3 的修整方式的原理框图如下：模拟修正量转换成数字修正量算法Ai Trim DirectionTrimVinTdTpAi Trim Enable 5.3.1 控制器每 5ms 把从 Vin 端输入的模拟电压转换成一定范围的修整量(一般为-100100)，转换的公式如下：Td =12221VpVpVpVpVin+200 式中，Vp1 为“Ai LimitP1 Set”参数(参数号 37)有

12、效时从 Vin 端输入的模拟电压值；Vp2 为“Ai LimitP2 Set”参数(参数号 38)有效时从 Vin 端输入的模拟电压值。若将 Vp1 及 Vp2 通过适当的手段分别设置为从 Vin 端输入的最小及最大电压，则 Td的值一定在-100+100 之间。在参数设置正确的正常工作情况下，通过模拟输入修整的最终效果是将模拟输入值保持在 Vp1 和 Vp2 的中间值上。5.3.2 若 Ai Trim Enable 有效，则将 Td 经过 PID 算法计算出 Tp，PID 计算方法如下：Tp=TdnKP/1000 -比例修整项 +In-1+TdKI/1000 -积分校正项 +(Tdn-Tdn

13、-1)KD/1000 -微分校正项 式中，Tdn为本次测量到的Td值，Tdn-1为上次测量到的Td值；In-1为上次计算时的积分校正项。5.3.3 根据“Ai Trim Direction”(参数号 35)设置的修整方向进行相当于模式 2 的相位修整。K711-3-6 连接和硬件设置连接和硬件设置 接口示意图 6.1 电源 MCT126 用 24V 直流供电，（25），实际上支持 1830VDC。MCT126 内部提供了保护二极管以防止电源极性错误损坏电路。前面板端子示意图 K711-4-6.2 编码器 6.2.1 主从编码器输入 只接收 TTL 脉冲信号（5V，RS422）或类似的信号输入，

14、A、A、B、B必须接上。如果使用 1030V 的编码器，只有 A/B/Z 信号，可以通过 F1A/F1B 或 F2A/F2B 端子接入，并设置 B1/B2 的工作模式为“24V”即可。主从编码器输入也可以分别选择使用 5V 差分信号输入(类似 RS422 的信号)，输入端口分别为：Encoder1 和 Encoder2。在主、从编码器输入的 9Pin 接头中都提供了 5.0V 的电源供编码器使用。当使用外部电源给编码器供电或编码器自带电源时，不得将编码器的电源接入 4、5 脚，以免因控制器和编码器电源电势不同而造成控制器或编码器的损坏。使用差动信号输入能减少电磁干扰，并最好由外部供电。编码器差

15、分信号输入接线及内部原理图 警告：主从轴可以接入 5V 或 24V 编码器，但请注意接口位置，5V 差分信号必须由DB9 端子接入，24V 信号必须由接线端子接入，信号类型为推挽式或 PNP 信号源，并根据实际输入情况正确设置 B1 和 B2 参数，否则 MCT126 将无法正常工作。6.2.2 编码器输出 通过参数“Encoder Output Source”(参数号 23)的设置，可以选择从“Enc.Out”端口输出的信号来源为经过 FPGA 数字滤波整形后通过差分驱动芯片输出的主从轴的信号。接线图编码器输入类似，与输入不同的是，输出 4、5 脚没有提供电压供外部使用。6.3 模拟电压输出

16、 模拟输出端子为 18 脚，17 脚为 AGND，模拟量输出范围是-10+10V。Vout（18 脚）：输出从动电机的速度指示电压信号，当“Gain Corrertion”设为非“0”时，数字修整电压会叠加到这个输出电压上。实际接线最好是 18 与 17 脚配对输出模拟信号到驱动器上，降低干扰信号。K711-5-6.4 模拟电压输入 模拟电压的输入端子(Vin)是 16 脚，15 脚为 AGND，模拟量的输入范围是-10+10V(极限值，不可超过此范围)。当 Trim Mode 设置为 3 时，相位修整的信号源来自此端口。最好是 16 与 15 脚配对输入模拟信号以降低干扰。6.5 串行端口 MCT126 可以使用 RS232 接口或 RS485 接口，两种串行连接使用同一接口，可以分别使用。串行端口接线示意图 使用串行端口：用计算机进行在线操作，访问所有的寄存器和使用控制功能，串行端口使用工业上普遍使用的 Drivecom 标准（ISO1745）。在使用 RS485 运行 MCT126 之前，必须做一些设置；通过显示屏进入参数 15 COM Mode，设置 RS485，连接线见下图；