Управляющие сигналы в системах с ЧПУ. Протокол STEP/DIR
Наиболее распространенным протоколом на текущий момент является «шаг-направление» (варианты названия: STEP/DIR, PULSE/DIR, PUL/DIR, CP/DIR). Некоторые hi-end станки используют собственные проприетарные цифровые или аналоговые протоколы, но зачастую это все равно вариации на тему формата STEP/DIR. Данные сигналы генерируются контроллером(в роли которого часто выступает компьютер) при выполнении управляющей программы на высокоуровневом языке (обычно G-код).
Название протокола STEP/DIR говорит само за себя — привод с ЧПУ получает команду из двух частей.
Одна часть предписывает приводу сделать шаг, вторая часть говорит, в каком направлении шаг должен быть сделан. На физическом уровне сигналы представляют собой прямоугольные импульсы амплитудой 5 В, которые, например, могут генерироваться компьютером на контактах LPT-порта(часто такие сигналы называюют ТТЛ-совместимыми сигналами). Т.е. управляющие сигналы для привода выглядят как последовательность чередующихся уровней напряжения 0 В и +5В, представляющих логические 0 и 1 соответственно. Сигнал такого рода явлется разновидностью ШИМ-сигнала, в котором ширина импульса интерпретируется драйвером как 0 или 1. Поскольку все драйверы и контроллеры разные, очень важно понимать как работает протокол STEP/DIR.
Рассмотрим на примере популярного драйвера шагового двигателя Geckodrive G201.
В руководстве сказано, что минимальная длительность логической 1 канала STEP — 4мкс, а логического 0 — 0.5 мкс. Посмотрим на картинку снизу: там изображен сигнал, соответствующий минимальным требованиям. Аналогичные требования указаны и для сигнала направления, только минимальная длительность уже будет 1 мкс. Если входящие сигналы будут удовлетворять указанным требованиям, то при поступлении каждой логической единицы по каналу STEP драйвер распознает её и сделает шаг, тогда как состояние канала DIR в этот момент задаст направление шага (1 — по, 0 — против часовой стрелки, или наоборот).
Сигналы «шаг» и «направление» посылаются одновременно. Если движения в настоящий момент нет, на канал STEP будет подаваться 0, а DIR обычно меняет уровень сигнала только при смене направления. Почему знать это важно?
Дело в том, что у множества дешевых моделей безымянных производителей заявлены такие же характеристики, что и у hi-end моделей, кроме максимальной входной частоты. Драйвер Geckodrive G201 способен обработать входящие сигналы STEP с частотой 200 кГц, что является весьма неплохим показателем. Во многих случаях, если используется большое деление шага, частоты STEP могут быть очень высокими, и надо понимать, какой драйвер сможет их отработать, а какой спасует гораздо раньше.
Конечно, скорее всего, Вам не понадобятся глубокие знания о протоколах управления приводами с ЧПУ, если только вы не планируете собрать драйверы собственноручно, но понимание принципов пригодится при решении разнообразных проблем со станком.
Контроллер шаговых двигателей с интерфейсом CAN SMSD-4.

Заказать
Описание в PDF
Технические характеристики
Напряжение питания, В | 12…48 |
Максимальный ток фазы, А | до 4.2 |
Коэффициент дробления полного шага | до 1/128 |
Коммуникационный интерфейс | CAN, USB |
Способы управления | CANOpen, STEP/DIR |
Дискретные входы/выходы | 4 входа 2 выхода |
Описание .pdf 3D модель .step Программа .zip
SMSD‑4.2CAN — контроллер шагового двигателя с токами обмоток до 4.2А. Предназначен для работы под управлением ПЛК по протоколу CANopen. Протокол позволяет вводить пользовательские единицы измерения, а так же учитывать передаточные отношения при использовании редукторов. Абсолютное и относительное задание позиции на перемещение. Протокол CANopen имеет широкий набор инструментов для синхронизации и синхронной работы нескольких контроллеров.
Режимы управления контроллера SMSD‑4.2CAN
Контроллер SMSD‑4.2CAN поддерживает следующие профили согласно протоколу CANopen:
- Режим скорости позволяет поддерживать заданную скорость вращения, а также параметры разгона и торможения;
- Режим позиционирования позволяет выполнять перемещения в заданную координату или на заданноесмещение с указанными параметрами скорости, ускорения, торможения;
- Режим поиска нулевого положения позволяет выполнить поиск начального положения несколькими способами.
Помимо управления шаговым двигателем по протоколу CANOpen, контроллер обеспечивает возможность управления положением импульсными сигналами STEP/DIR
Плавная работа шагового двигателя с контроллером SMSD‑4.

Контроллер SMSD‑4.2CAN поддерживает два режимакоммутации двигателя — током (токовый режим) и напряжением (вольтовый режим). В вольтовом режиме коммутации используется параметры двигателя для расчёта характеристик питающего обмотки напряжения. Такой режим позволяет осуществлятьболее плавное движение на малых оборотах и в пределах полного шага, по сравнению с режимом управления током. Так же в вольтовом режиме есть возможность детектировать заклинивание ротора двигателя.
Габаритные и присоединительные размеры SMSD‑4.2CAN
Подключение контроллера SMSD‑4.2CAN
Схема подключения контроллера SMSD‑4.2CAN Назначение разьемов ввода/вывода контроллера SMSD‑4.2CANКонтроллер шагового двигателя позволяет подключать до четырех датчиков PNP типа. Информация о состоянии цифровых входов доступна для передачи в посылках PDO и может использоваться для реализации различных алгоритмов работы с шаговым двигателем.
Для работы с внешними устройствами доступны два дискретных выхода, управляемых по протоколу CANopen.
За индикацию аварийного состояния блока отвечает выход FAULT. В нормальном (рабочем) состоянии контроллера SMSD-4.2CAN, между клеммами FAULT присутствует сопротивление. При возникновении аварийной ситуации, сопротивление между клеммами стремится к бесконечности.
Работа двух контроллеров SMSD‑4.2CAN под управлением ПЛК
С этим товаром покупают
Связаться с нами
Хотите узнать дополнительную информацию о продукции — задайте вопрос.
Встроенный интерфейс управления шаговым двигателем
- Учебный центр TI
- Лаборатория точности TI
- TI Precision Labs — Драйверы двигателей
- Шаговые двигатели
- Встроенный интерфейс управления шаговым двигателем
TI Precision Labs
МЕНЮ
TI Precision Labs — Усилители (106)
TI Precision Labs — Часы и хронометраж (18)
TI Precision Labs — Преобразователи данных (88)
TI Precision Labs — интерфейс (44)
TI Precision Labs — Изоляция (18)
TI Precision Labs — микроконтроллеры (18)
TI Precision Labs — драйверы двигателей (35)
Введение в драйверы двигателей (2)
Коллекторные двигатели постоянного тока (4)
Шаговые двигатели (8)
Бесщеточные двигатели постоянного тока (9)
Технология двигателей (4)
-
Проектирование с помощью драйверов двигателей (8)
TI Precision Labs — Коммутаторы и мультиплексоры (22)
TI Precision Labs — Датчики (77)
TI Precision Labs — Аудио (7)
Электронная почта
[ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ МУЗЫКИ] Добро пожаловать в четвертую главу из серии TI Precision Labs, посвященной драйверам шаговых двигателей. Меня зовут Джеймс Локридж. В этом видео я обсуждаю распространенные интерфейсы, используемые во встроенных драйверах шаговых двигателей. Встроенные драйверы шаговых двигателей поставляются с различными вариантами интерфейса управления. На этом слайде показаны три основных: пошаговое направление, включение фазы и ШИМ.
Интерфейс пошагового направления использует нарастающие фронты импульсов на управляющем выводе STEP для перемещения двигателя. Когда драйвер получает нарастающий фронт на выводе STEP, он перемещает двигатель на следующий полный шаг или положение микрошага. Серия ступенчатых импульсов будет непрерывно вращать двигатель. Контакт направления, или контакт DIR, выбирает направление, в котором будет вращаться двигатель. Интерфейс step-direction полезен только для управления шаговыми двигателями.
Фазовый интерфейс — это тип параллельного интерфейса для управления щеточными двигателями постоянного тока и шаговыми двигателями. Контакт включения или EN управляет тем, когда выходы драйвера включают шаговый двигатель.








Предыдущий Далее
Описание
30 октября 2019 г.
В этом видео обсуждаются распространенные интерфейсы, используемые во встроенных драйверах шаговых двигателей, и способы микрошага с PH/EN и VREF или с частью STEP/DIR.
Скачать слайды вебинара
Дополнительная информация
CSMIO/IP-M 4-осевой контроллер движения Ethernet (STEP/DIR), контроллеры ЧПУ
Store Home Контроллеры Контроллеры ЧПУ
Информация о продукте – сопутствующие товары
1 В наличии
253,00 фунтов стерлингов (303,60 фунтов стерлингов, включая налог)
Кол-во:
Безопасный заказ через SagePay и PayPal
Быстрая доставка со склада в Великобритании
Задать вопрос о 4-осевом контроллере движения Ethernet CSMIO/IP-M (STEP/DIR) -контроллер движения оси. В сочетании с ПК и управляющим программным обеспечением (Mach4, Mach5, CS-Lab) это идеальная система для управления станками с ЧПУ. CSMIO/IP-M был разработан для профессионалов, производителей автоматики ЧПУ, специалистов по модернизации и любителей, которые хотят оснастить свой станок эффективной, стабильной и гибкой системой управления ЧПУ. CSMIO/IP-M для тех, кому нужен такой же точный и надежный контроллер, как и его старший брат CSMIO/IP-S, затрачивающий гораздо меньше денег (подробнее о возможностях, поддерживаемых CSMIO/IP-M, вы можете прочитать ниже).
Стабильность работы
Обеспечивается связью с ПК по сети Ethernet – физический уровень гальванически развязан, используемые протоколы обеспечивают надежную и быструю передачу даже в промышленных условиях). Практически любые другие интерфейсы не обеспечивают непрерывности и надежности передачи на таком высоком уровне, как ETHERNET. Вот почему в настоящее время он является мировым стандартом высокоскоростной цифровой связи.
Простота установки
Одним из самых больших преимуществ CSMIO/IP-S является простота установки. Для корректной работы не требуется никакой внешней электроники. Входные/выходные сигналы оптически изолированы, отфильтрованы, защищены от короткого замыкания, перегрева и т. д. Все сигналы адаптированы к промышленному стандарту 24 В. Устройство заключено в компактный корпус, монтируется на DIN-рейку, благодаря чему механическая и электронная установка в шкафу управления занимает меньше времени и даже упрощается.
Контроллер CSMIO/IP-S работает с программным обеспечением Mach4/Mach5 из-за его низкой цены, популярности и огромных возможностей адаптации к конкретным требованиям. Что касается управляющего сигнала, выбор является популярным стандартом шаг/направление (step/dir). Таким образом можно управлять как шаговыми двигателями, так и самыми современными сервоприводами. Благодаря частоте стоп-сигнала, достигающей 4 МГц, вы можете максимально использовать шаговое деление в шаговых двигателях, тем самым уменьшая резонанс и значительно улучшая производительность двигательной установки. Это также обеспечивает полное преимущество энкодеров с большим количеством импульсов на оборот в сервоприводах, а также позволяет достичь такой точности и скорости, которые ранее были недоступны в этом ценовом сегменте.
Как это работает?
Короче говоря, программное обеспечение управления (Mach4, Mach5), установленное на ПК, является мозгом, а контроллер CSMIO/IP-S является сердцем всей системы управления. Программное обеспечение управления (Mach4, Mach5) преобразует gcodes в траекторию движения и отправляет ее через сетевое соединение на CSMIO/IP-S. Основываясь на траектории, контроллер генерирует точный сигнал step/dir для всех осей. Такое разделение задач делает ПК менее загруженным, чем при использовании классического параллельного LPT-порта.
Каковы основные преимущества контроллера CSMIO/IP-S?
- Сигнал шага/направления – уже после первого запуска станка с ЧПУ, оснащенного контроллером CSMIO/IP-S, вы заметите, насколько плавно и точно работают ваши двигатели. Это благодаря высокому качеству сигнала step/dir и буферу данных, в котором хранится небольшая часть траектории, отправленной управляющим программным обеспечением (Mach4, Mach5).
- Буфер данных – упомянутый траекторный буфер обеспечивает бесперебойную работу станка с ЧПУ даже в случае временных проблем с сетевым подключением или программным управлением.
- Опора ведомой оси – поддержка до 3 ведомых осей с коррекцией геометрии портала.
- Система безопасности – очень важным преимуществом контроллера CSMIO/IP-S является собственная система безопасности. Он постоянно следит за безопасностью пользователя и машины. Он состоит из множества независимых алгоритмов и сторожевых таймеров, которые очень быстро реагируют на запрещенные или тревожные ситуации. Поддержка RESET для осевых приводов. Поддержка сигналов FAULT от сервоприводов (немедленная остановка машины в случае аварии любой оси).
- Прочный алюминиевый корпус , который хорошо рассеивает тепло и защищает электронные схемы. Читаемые светодиодные элементы управления на передней панели облегчают установку и упрощают диагностику в случае возникновения проблем с коммутаторами и другими внешними устройствами, взаимодействующими с CSMIO/IP-S.
- Макросы VB — вы можете управлять всеми цифровыми и аналоговыми сигналами с помощью макросов VisualBasic.
- Промышленный стандарт – Контроллер CSMIO/IP-S адаптирован к мировым стандартам, применяемым производителями сервоприводов и шаговых приводов, в том числе:
- ступенчатых/направленных выхода, поддерживаемых дифференциальными линейными передатчиками DS26C31 (совместимый со стандартом RS422)
- оптоизолированных цифровых выхода 24 В постоянного тока, поддерживаемых специализированными системами с защитой от короткого замыкания и перегрузки.
- оптоизолированные цифровые входы 24 В постоянного тока
- 0-10Валоговые входы, используемые для подключения потенциометров коррекции скорости вращения шпинделя и подачи оси.
- Используемые аналоговые выходы 0–10 В, в т.ч. для управления ЧРП.
Модули расширения
Возможности CSMIO/IP-S можно расширить с помощью дополнительных модулей расширения:
- CSMIO-ENC – модуль обеспечивает возможность нарезания резьбы с помощью энкодера, жесткое нарезание резьбы
- CSMIO-MPG — модуль для ручного управления осями с помощью энкодера с маховичком.