机械设计制造及其自动化专业实验 ——机电控制实验
运动控制卡应用实验
实验指导书
重庆理工大学 机械工程学院
实践教学及技能培训中心
2014年1月
学生实验守则
1．学生应按照实验教学计划和约定的时间，准时上实验课，不得迟到早退。 2．实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。
3．进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。
4．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，服从实验教师和技术人员指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。
5．实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。
6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。
7．实验完毕，应主动清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。
8．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。
9．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。
10．凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按学院有关规定予以赔偿。
重庆理工大学
说 明
1. 同学可以登录学校的“实验选课系统”（从学校首页登陆：syxk.cqit.edu.cn 或从数字校园登录），自己进行实验项目的选择。希望同学们能在每个实验项目开放的时间内尽早进行实验预约（预约时间必须比实验上课时间提前3天），因为学生数量比较多，如果某实验项目开放的时间内同学未能进行实验预约，则错过该实验项目的实验机会，补做就要在该实验项目下一次开放时进行。
2. 如有什么问题，同学可以拨打电话62563127联系张君老师。
运动控制器应用实验
一． 实验学时：4H 二． 实验目的
1． 2． 3． 4． 5．
掌握MPC2810运动控制卡对步进电机的控制及其工作原理 熟悉步进电机控制器一维工作台的工作原理及使用方法 熟悉一维控制系统的结构组成
掌握VB 编程方法，熟练使用VB 进行运动轨迹的编程
通过本实验提高学生对自动化控制的熟悉和了解, 锻炼同学的动手和实践能力
三． 实验简介
(一)
步进电机概述：
1、步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的机电执行元件。当有脉冲信号输入时，步进电机就一步一步的转动，每个输入脉冲对应电机的一个固定转角（步距角），故称为步进电机。步进电机属于同步电机，多数情况用做开环控制电机，其控制简单，工作可靠，能够得到较高的精度。它是唯一能够以开环结构用于数控机床的电动机。
2、步进电机按其励磁相数可分为三相、四相、五相、六相等；按其工作原理可分为反应式、永磁式和混合式三大类。
3、步进电机的基本特点：
〈1〉步进电机受电脉冲信号的控制。每输入一个脉冲信号，就变换一次绕组的通电状态，电机就相应的转动一步，因此电机的总回转角与输入脉冲个数严格成正比关系，电机的转速则正比于输入脉冲的频率。改变步进电机的定子绕组的通电顺序，可以获得所需要的转向。改变输入脉冲频率，则可以得到所需要的转速（注意：不能超出步进电机的极限频率）。
〈2〉当步进电机脉冲输入停止时，只要维持绕组的激励电流不变，电机保持在原固定位置上，因此可以获得较高的定位精度，不需要安装机械制动装置从而达到精确制动。
〈3〉误差不长期积累，转角精度高。由于每转过360°后，转子的累积误差为零，转角精度较高。 〈4〉反映时间快。
〈5〉缺点：步进电机的效率低，没有过载能力。
4、步距角的大小和通电方式、转子齿数、定子励磁绕组的相数的关系：（本实验 α=1.8°）
α=360°/mZK
m——步进电机的相数； Z——转子齿数； K——通电方式系数。
相邻两次通电，相的数目相同K=1；相邻两次通电，相的数目不同K=2。
5、步进电机驱动器：
DMD402、DMD402A 是乐创公司研发的步进电机细分驱动器，它们具有高性能、低价格的特点，适合驱动两相或四相混合式步进电机。由于采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，使用同样的电机时可以比其它驱动方式输出更大的功率。其细分功能使步进电机低频振动减小，噪声降低，同时有助于运转精度提高。一个完整的步进电机控制系统应含有步进电机、步进驱动器、供电电源以及控制器（脉冲源）。以下是一典型系统控制连线图。详细应用说明请参看《DMD402/DMD402A使用手册》。
信 号 Pul
Pul+/Pul- Dir
Dir+/Dir- Com Ena
Ena+/Ena-
功 能
脉冲信号：此光隔输入端导通一次驱动电机一次步进，步进量取决于细分数设置。
方向信号：此光隔输入端用于改变电机的转向，实际转向还取决于电机绕组的联接情况。
光隔电源：+5VDC为各光隔输入端提供电流，也可用更高的电源电压，但应采取限流措施使流过光隔的电流不超过15mA 。
使能信号：此光隔输入端用于使能/禁止驱动器的输出部分，光耦导通时电机相电流被切断，转子处于自由状态（即脱机）；光耦不导通为使能状态。但此输入端并不能屏蔽脉冲输入，因此，当重新使其为使能状态时，驱动输出将根据禁止期间所接收的脉冲数发生改变。 直流电源地
直流电源正极，电压范围+14V～+40V。 电机A 相 电机B 相
DC- DC+ A+、A- B+、B-
(二) 滑台的概述（如下图所示）
步进电机
丝杆
导轨
由图可知，此滑台由步进电机、滑块、滚动丝杆、等组成。 其中丝杆的参数：
螺距（单位mm ）： 有效行程（单位mm ）：L=丝杆螺纹长度-丝杆螺母幅长度
使用滑台时应注意:
当滑台运动到两端尽头时，应该立即停止, 否则容易引起步进电机或者是步进电机驱动器烧坏。因为这时步进电机有很大的负载, 根据步进电机负载特性可知, 步进电机的负载能力很差, 所以容易烧坏。
(三)
MPC2810运动控制器相关简介
MPC2810运动控制器是乐创自动化技术有限公司自主研发生产的基于PC 的运动控制器，单张卡可控制4轴的步进电机或数字式伺服电机。通过多卡共用可支持多于4轴的运动控制系统的开发。
MPC2810运动控制器以IBM-PC 及其兼容机为主机，基于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）；运动控制器完成运动控制的所有细节（包括直线和圆弧插补、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）。
MPC2810运动控制器配备了功能强大、内容丰富的Windows 动态链接库，可方便地开发出各种运动控制系统。对当前流行的编程开发工具，如Visual Basic6.0，Visual C++6.0提供了开发用Lib 库及头文件和模块声名文件，可方便地链接动态链接库，其他32位 Windows 开发工具如Delphi 、C++Builder等也很容易使用MPC2810函数库。另外，支持标准Windows 动态链接库调用的组态软件也可以使用MPC2810运动控制器。
MPC2810主要技术参数
项目 主接口 控制轴数 编码器输入（路） 编码器输入计数器 通用数字输入 通用数字输出 专用输入 脉冲输出最大频率 脉冲输出最小频率 脉冲输出规格 脉冲输出方式 脉冲输出计数器 Z 脉冲最小有效宽度
多卡共用 变速 安全措施 操作系统
MPC2810 PCI （3.3、5V 两用）
4 2
两轴32bit 符号数±2147483647，A/B/Z相（2Mpps ）
DC24V 光电耦合18点 24点，最大500mA 集电极开路
每轴4点（正限位、负限位、原点、减速），报警（共用）2MHz 0.2Hz
每轴梯形加减速、S 形加减速、定制加减速
脉冲/方向输出（Pulse/DIR），或双脉冲输出（CW/CCW）每轴32bit 符号数±2147483647
0.5μs 4卡共用 运动中变速度
1、2轴可设置跟随误差极限（容许误差范围±16777216）提供看门狗定时器（定时范围1～60000毫秒）
WINDOWS 2000、WINDOWS XP
MPC2810运动控制器广泛适用于：激光加工设备；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、木工机械；装配生产线。
基于MPC2810运动控制器的典型运动控制系统由以下几部分组成： （1） MPC2810运动控制器、转接板及其连接电缆；
（2） 具有PCI 插槽的PC 机或工控机，安装有Windows2000 / XP 操作系统（不同型号的控制器
支持的操作系统可能不同）；
（3） 步进电机或数字式伺服电机； （4） 电机驱动器； （5） 驱动器电源；
（6） 直流开关电源，为转接板提供+24V电源。 转接板引脚定义
转接板引脚 D1
62芯电缆引脚 42
DCV5V
5V 电源正，板卡输出（电流不超过500mA ），与DCV24V 共地，可悬空
D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16
21 20 62 41 19 61 40 18 60 39 17 59 38 16 58
DCV24V OGND SD1 EL1- EL1+ ORG1 SD2 EL2- EL2+ ORG2 SD3 EL3- EL3+ ORG3 SD4
24电源正，外部输入 24电源地，外部输入 减速1 负限位1 正限位1 原点1 减速2 负限位2 正限位2 原点2 减速3 负限位3 正限位3 原点3 减速4
名称
说明
D18 D19 D20 D21 D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28 D29 D30 D31 D32 D33 D34 D35 D36 D37 D38 D39 D40 D41 D42 D43 D44 D45 D46 D47 D48 D49 D50 D51 D52 D53 D54 D55 D56 D57 D58
15 57 36 14 56 35 13 55 54 34 33 12 11 53 52 32 31 10 30 51 50 8 49 29 7 28 48 27 6 5 47 26 4 46 25 45 3 2 24 44
EL4+ ORG4 ALM IN17 IN18 -- -DIN1 +DIN1 -DIN2 +DIN2 -DIN3 +DIN3 -DIN4 +DIN4 -DIN5 +DIN5 -DIN6 +DIN6 COM1_8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 —— OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 -DOUT1 +DOUT1 -DOUT2 +DOUT2 -DOUT3 +DOUT3 -DOUT4 +DOUT4 -DOUT5 +DOUT5 -DOUT6 +DOUT6 -DOUT7
负限位4 正限位4 原点4 报警 通用输入17 通用输入18 --
编码器A1-（增减脉冲模式下脉冲1-） 编码器A1+（增减脉冲模式下脉冲1+） 编码器B1-（增减脉冲模式下方向1-） 编码器B1+（增减脉冲模式下方向1+） 编码器Z1- 编码器Z1+
编码器A2-（增减脉冲模式下脉冲2-） 编码器A2+（增减脉冲模式下脉冲2+） 编码器B2-（增减脉冲模式下方向2-） 编码器B2+（增减脉冲模式下方向2+） 编码器Z2- 编码器Z2+
吸收电路，接外部+24V 通用输出1 通用输出2 通用输出3 通用输出4 保留 通用输出5 通用输出6 通用输出7 通用输出8 1轴方向- 1轴方向+ 1轴脉冲- 1轴脉冲+ 2轴方向- 2轴方向+ 2轴脉冲- 2轴脉冲+ 3轴方向- 3轴方向+ 3轴脉冲- 3轴脉冲+ 4轴方向-
D60 D61 D62
1 43 22
-DOUT8 +DOUT8 ——
4轴方向+ 4轴脉冲- 4轴脉冲+ 保留
表3-8 P62-02转接板ENC 引脚定义
ENC1引脚 A1+ A1- B1+ B1- Z1+ Z1- GND
说明 辅助编码器1 A+ 辅助编码器1 A- 辅助编码器1 B+ 辅助编码器1 B- 辅助编码器1 Z+ 辅助编码器1 Z- 24V 地，可不接
ENC2引脚 A2+ A2- B2+ B2- Z2+ Z2- GND
说明 辅助编码器2 A+ 辅助编码器2 A- 辅助编码器2 B+ 辅助编码器2 B- 辅助编码器2 Z+ 辅助编码器2 Z- 24V 地，可不接
表3-9 P62-02转接板AXIS1、AXIS2引脚定义
AXIS1引脚
D1+ D1- P1+ P1- DC5V E1+ E1- ORG1 SD1
说明 1轴方向+ 1轴方向- 1轴脉冲+ 1轴脉冲- +5V输出 1轴正向限位 1轴负向限位 1轴原点输入 1轴减速输入
AXIS2引脚
D2+ D2- P2+ P2- DC5V E2+ E2- ORG2 SD2
说明 2轴方向+ 2轴方向- 2轴脉冲+ 2轴脉冲- +5V输出 2轴正向限位 2轴负向限位 2轴原点输入 2轴减速输入
P62-02转接板CN5引脚定义
引脚 GND DC24V
说明
24V 地，必须由外部提供 +24V输入，必须由外部提供
表3-10 P62-02转接板AXIS3、AXIS4引脚定义
AXIS3引脚
D3+ D3- P3+ P3- DC5V E3+ E3- ORG3 SD3
说明 3轴方向+ 3轴方向- 3轴脉冲+ 3轴脉冲- +5V输出 3轴正向限位 3轴负向限位 3轴原点输入 3轴减速输入
AXIS4引脚
D4+ D4- P4+ P4- DC5V E4+ E4- ORG4 SD4
说明 4轴方向+ 4轴方向- 4轴脉冲+ 4轴脉冲- +5V输出 4轴正向限位 4轴负向限位 4轴原点输入 4轴减速输入
控制信号输出连接方法
MPC2810脉冲输出方式有两种：脉冲/方向模式和双脉冲模式。默认情况下，各控制轴按脉冲/方向模式输出。用户可以通过接口函数“set_outmode”（参见编程手册），将某轴的输出设置为两者之一。
编码器输入连接方法
MPC2810提供两路辅助编码器接口给用户使用，接收A 相、B 相和Z 相信号。另外，当使用控制器的编码器锁存功能时，控制器将编码器Z 相输入口D28、D29（第1轴）和D34、D35（第二轴）用作两路编码器的锁存信号差分接收端，接线方法如图3-10所示。若编码器锁存信号为单端信号，其接线方法如图3-11所示。图中限流电阻R 为220欧姆。
在增减脉冲模式下，外部脉冲的脉冲信号与板卡对应轴的A 相脉冲输入口相接，外部脉冲的方向信号与板卡对应轴的B 相脉冲输入口相接。
四． 实验仪器和设备
1．
2．
3．
4．
5． 计算机 一台 I 型数控控制系统 一台 二维工作台(带步进电机 α=1.8°) 一台 MPC2810演示软件 导线 若干
五． 实验步骤及内容
1． 本实验所使用的均为精密贵重仪器设备，在实验前必须对操作步骤进行充分的预习。
2． 画出运动控制卡及步进电动机控制系统框图，要求标出有效接线。熟悉二维工作台的结构及工作原理。
3． 完成运动控制卡、步进电动机驱动器、控制系统与一维工作台之间的连接。
4． 经指导老师检查同意后，接通实验台控制系统电源，开始实验，调试程序并运行系统。
5． 了解步进电机驱动器（DMD402_DMD402A使用手册）细分的原理及意义，选择不同的步进电机驱动器的细分数，利用MPC2810演示软件测出一维工作台的丝杠导程，以及在不同细分数下的脉冲当量。（自己设计表格）。
熟练使用DEMO 软件的控制界面对一维工作台6． 参考MPC2810运动控制卡操作编程手册，
的运动进行控制。
7． 参考DEMO 的代码以及代码后面的编程注解，编制一个运动控制程序，完成一段加工直线运动。
8． 结束实验后，关闭系统电源，将实验仪器设备归位。
六． 预习要求
1． 预习步进电机及驱动器的内容。
2． 预习MPC2810运动控制卡操作手册中的有关内容：
4 运动控制系统的开发
5 函数描述
6 常见问题及解决方法
7 函数索引
设计一个运动过程，在VB 或你熟悉的编3． 参考MPC2810运动控制卡操作手册中的有关内容，
程环境下(如C 语言) 编写完成该运动过程的程序代码。
七． 注意事项
1． 仪器设备由实验老师检查后才能开启电源，接通电路。尤其是同学在运行自己设计的程序
时，一定要征询实验指导老师的意见，在老师同意，并检查通过后才可以进行通电调试。并要在断电的情况下才能进行拆、接线。
2． 同学们操作时一定要注意人身安全。
八． 实验报告要求
1． 通过对MPC2810运动控制卡进行二次开发，请提交调试完毕，并可实际运行的程序代码。
2． 通过对一维工作台运动的控制，请描述一维工作台的运动过程，并设计表格记录有关参数
（5次取平均值），参数包括：步进电机的步距角、一维工作台的运动速度、一维工作台的移动距离、一维工作台的移动方向、步进电机-滚珠丝杆副的脉冲当量、滚珠丝杆导程等。（注意标注单位）
3． 思考题
1． 通过本次实验，你对在实际中选择运动控制器的意义有何认识？你对本实验有何心得体
会？
2． 叙述在你熟悉的编程环境下(如VB 语言) ，运动控制程序的调试过程。
机械设计制造及其自动化专业实验 ——机电控制实验
运动控制卡应用实验
实验指导书
重庆理工大学 机械工程学院
实践教学及技能培训中心
2014年1月
学生实验守则
1．学生应按照实验教学计划和约定的时间，准时上实验课，不得迟到早退。 2．实验前认真阅读实验指导书，明确实验目的、步骤、原理，预习有关的理论知识，并接受实验教师的提问和检查。
3．进入实验室必须遵守实验室的规章制度。不得高声喧哗和打闹，不准抽烟、随地吐痰和乱丢杂物。
4．做实验时必须严格遵守仪器设备的操作规程，爱护仪器设备，服从实验教师和技术人员指导。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品。
5．实验中要细心观察，认真记录各种试验数据。不准敷衍，不准抄袭别组数据，不得擅自离开操作岗位。
6．实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若出现事故，应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保护现场，不得自行处理。
7．实验完毕，应主动清理实验现场。经指导教师检查仪器设备、工具、材料和实验记录后方可离开。
8．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表。在规定时间内交指导教师批改。
9．在实验过程中，由于不慎造成仪器设备、器皿、工具损坏者，应写出损坏情况报告，并接受检查，由领导根据情况进行处理。
10．凡违反操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度，按学院有关规定予以赔偿。
重庆理工大学
说 明
1. 同学可以登录学校的“实验选课系统”（从学校首页登陆：syxk.cqit.edu.cn 或从数字校园登录），自己进行实验项目的选择。希望同学们能在每个实验项目开放的时间内尽早进行实验预约（预约时间必须比实验上课时间提前3天），因为学生数量比较多，如果某实验项目开放的时间内同学未能进行实验预约，则错过该实验项目的实验机会，补做就要在该实验项目下一次开放时进行。
2. 如有什么问题，同学可以拨打电话62563127联系张君老师。
运动控制器应用实验
一． 实验学时：4H 二． 实验目的
1． 2． 3． 4． 5．
掌握MPC2810运动控制卡对步进电机的控制及其工作原理 熟悉步进电机控制器一维工作台的工作原理及使用方法 熟悉一维控制系统的结构组成
掌握VB 编程方法，熟练使用VB 进行运动轨迹的编程
通过本实验提高学生对自动化控制的熟悉和了解, 锻炼同学的动手和实践能力
三． 实验简介
(一)
步进电机概述：
1、步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的机电执行元件。当有脉冲信号输入时，步进电机就一步一步的转动，每个输入脉冲对应电机的一个固定转角（步距角），故称为步进电机。步进电机属于同步电机，多数情况用做开环控制电机，其控制简单，工作可靠，能够得到较高的精度。它是唯一能够以开环结构用于数控机床的电动机。
2、步进电机按其励磁相数可分为三相、四相、五相、六相等；按其工作原理可分为反应式、永磁式和混合式三大类。
3、步进电机的基本特点：
〈1〉步进电机受电脉冲信号的控制。每输入一个脉冲信号，就变换一次绕组的通电状态，电机就相应的转动一步，因此电机的总回转角与输入脉冲个数严格成正比关系，电机的转速则正比于输入脉冲的频率。改变步进电机的定子绕组的通电顺序，可以获得所需要的转向。改变输入脉冲频率，则可以得到所需要的转速（注意：不能超出步进电机的极限频率）。
〈2〉当步进电机脉冲输入停止时，只要维持绕组的激励电流不变，电机保持在原固定位置上，因此可以获得较高的定位精度，不需要安装机械制动装置从而达到精确制动。
〈3〉误差不长期积累，转角精度高。由于每转过360°后，转子的累积误差为零，转角精度较高。 〈4〉反映时间快。
〈5〉缺点：步进电机的效率低，没有过载能力。
4、步距角的大小和通电方式、转子齿数、定子励磁绕组的相数的关系：（本实验 α=1.8°）
α=360°/mZK
m——步进电机的相数； Z——转子齿数； K——通电方式系数。
相邻两次通电，相的数目相同K=1；相邻两次通电，相的数目不同K=2。
5、步进电机驱动器：
DMD402、DMD402A 是乐创公司研发的步进电机细分驱动器，它们具有高性能、低价格的特点，适合驱动两相或四相混合式步进电机。由于采用新型的双极性恒流斩波驱动技术，使用同样的电机时可以比其它驱动方式输出更大的功率。其细分功能使步进电机低频振动减小，噪声降低，同时有助于运转精度提高。一个完整的步进电机控制系统应含有步进电机、步进驱动器、供电电源以及控制器（脉冲源）。以下是一典型系统控制连线图。详细应用说明请参看《DMD402/DMD402A使用手册》。
信 号 Pul
Pul+/Pul- Dir
Dir+/Dir- Com Ena
Ena+/Ena-
功 能
脉冲信号：此光隔输入端导通一次驱动电机一次步进，步进量取决于细分数设置。
方向信号：此光隔输入端用于改变电机的转向，实际转向还取决于电机绕组的联接情况。
光隔电源：+5VDC为各光隔输入端提供电流，也可用更高的电源电压，但应采取限流措施使流过光隔的电流不超过15mA 。
使能信号：此光隔输入端用于使能/禁止驱动器的输出部分，光耦导通时电机相电流被切断，转子处于自由状态（即脱机）；光耦不导通为使能状态。但此输入端并不能屏蔽脉冲输入，因此，当重新使其为使能状态时，驱动输出将根据禁止期间所接收的脉冲数发生改变。 直流电源地
直流电源正极，电压范围+14V～+40V。 电机A 相 电机B 相
DC- DC+ A+、A- B+、B-
(二) 滑台的概述（如下图所示）
步进电机
丝杆
导轨
由图可知，此滑台由步进电机、滑块、滚动丝杆、等组成。 其中丝杆的参数：
螺距（单位mm ）： 有效行程（单位mm ）：L=丝杆螺纹长度-丝杆螺母幅长度
使用滑台时应注意:
当滑台运动到两端尽头时，应该立即停止, 否则容易引起步进电机或者是步进电机驱动器烧坏。因为这时步进电机有很大的负载, 根据步进电机负载特性可知, 步进电机的负载能力很差, 所以容易烧坏。
(三)
MPC2810运动控制器相关简介
MPC2810运动控制器是乐创自动化技术有限公司自主研发生产的基于PC 的运动控制器，单张卡可控制4轴的步进电机或数字式伺服电机。通过多卡共用可支持多于4轴的运动控制系统的开发。
MPC2810运动控制器以IBM-PC 及其兼容机为主机，基于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）；运动控制器完成运动控制的所有细节（包括直线和圆弧插补、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）。
MPC2810运动控制器配备了功能强大、内容丰富的Windows 动态链接库，可方便地开发出各种运动控制系统。对当前流行的编程开发工具，如Visual Basic6.0，Visual C++6.0提供了开发用Lib 库及头文件和模块声名文件，可方便地链接动态链接库，其他32位 Windows 开发工具如Delphi 、C++Builder等也很容易使用MPC2810函数库。另外，支持标准Windows 动态链接库调用的组态软件也可以使用MPC2810运动控制器。
MPC2810主要技术参数
项目 主接口 控制轴数 编码器输入（路） 编码器输入计数器 通用数字输入 通用数字输出 专用输入 脉冲输出最大频率 脉冲输出最小频率 脉冲输出规格 脉冲输出方式 脉冲输出计数器 Z 脉冲最小有效宽度
多卡共用 变速 安全措施 操作系统
MPC2810 PCI （3.3、5V 两用）
4 2
两轴32bit 符号数±2147483647，A/B/Z相（2Mpps ）
DC24V 光电耦合18点 24点，最大500mA 集电极开路
每轴4点（正限位、负限位、原点、减速），报警（共用）2MHz 0.2Hz
每轴梯形加减速、S 形加减速、定制加减速
脉冲/方向输出（Pulse/DIR），或双脉冲输出（CW/CCW）每轴32bit 符号数±2147483647
0.5μs 4卡共用 运动中变速度
1、2轴可设置跟随误差极限（容许误差范围±16777216）提供看门狗定时器（定时范围1～60000毫秒）
WINDOWS 2000、WINDOWS XP
MPC2810运动控制器广泛适用于：激光加工设备；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、木工机械；装配生产线。
基于MPC2810运动控制器的典型运动控制系统由以下几部分组成： （1） MPC2810运动控制器、转接板及其连接电缆；
（2） 具有PCI 插槽的PC 机或工控机，安装有Windows2000 / XP 操作系统（不同型号的控制器
支持的操作系统可能不同）；
（3） 步进电机或数字式伺服电机； （4） 电机驱动器； （5） 驱动器电源；
（6） 直流开关电源，为转接板提供+24V电源。 转接板引脚定义
转接板引脚 D1
62芯电缆引脚 42
DCV5V
5V 电源正，板卡输出（电流不超过500mA ），与DCV24V 共地，可悬空
D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16
21 20 62 41 19 61 40 18 60 39 17 59 38 16 58
DCV24V OGND SD1 EL1- EL1+ ORG1 SD2 EL2- EL2+ ORG2 SD3 EL3- EL3+ ORG3 SD4
24电源正，外部输入 24电源地，外部输入 减速1 负限位1 正限位1 原点1 减速2 负限位2 正限位2 原点2 减速3 负限位3 正限位3 原点3 减速4
名称
说明
D18 D19 D20 D21 D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28 D29 D30 D31 D32 D33 D34 D35 D36 D37 D38 D39 D40 D41 D42 D43 D44 D45 D46 D47 D48 D49 D50 D51 D52 D53 D54 D55 D56 D57 D58
15 57 36 14 56 35 13 55 54 34 33 12 11 53 52 32 31 10 30 51 50 8 49 29 7 28 48 27 6 5 47 26 4 46 25 45 3 2 24 44
EL4+ ORG4 ALM IN17 IN18 -- -DIN1 +DIN1 -DIN2 +DIN2 -DIN3 +DIN3 -DIN4 +DIN4 -DIN5 +DIN5 -DIN6 +DIN6 COM1_8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 —— OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 -DOUT1 +DOUT1 -DOUT2 +DOUT2 -DOUT3 +DOUT3 -DOUT4 +DOUT4 -DOUT5 +DOUT5 -DOUT6 +DOUT6 -DOUT7
负限位4 正限位4 原点4 报警 通用输入17 通用输入18 --
编码器A1-（增减脉冲模式下脉冲1-） 编码器A1+（增减脉冲模式下脉冲1+） 编码器B1-（增减脉冲模式下方向1-） 编码器B1+（增减脉冲模式下方向1+） 编码器Z1- 编码器Z1+
编码器A2-（增减脉冲模式下脉冲2-） 编码器A2+（增减脉冲模式下脉冲2+） 编码器B2-（增减脉冲模式下方向2-） 编码器B2+（增减脉冲模式下方向2+） 编码器Z2- 编码器Z2+
吸收电路，接外部+24V 通用输出1 通用输出2 通用输出3 通用输出4 保留 通用输出5 通用输出6 通用输出7 通用输出8 1轴方向- 1轴方向+ 1轴脉冲- 1轴脉冲+ 2轴方向- 2轴方向+ 2轴脉冲- 2轴脉冲+ 3轴方向- 3轴方向+ 3轴脉冲- 3轴脉冲+ 4轴方向-
D60 D61 D62
1 43 22
-DOUT8 +DOUT8 ——
4轴方向+ 4轴脉冲- 4轴脉冲+ 保留
表3-8 P62-02转接板ENC 引脚定义
ENC1引脚 A1+ A1- B1+ B1- Z1+ Z1- GND
说明 辅助编码器1 A+ 辅助编码器1 A- 辅助编码器1 B+ 辅助编码器1 B- 辅助编码器1 Z+ 辅助编码器1 Z- 24V 地，可不接
ENC2引脚 A2+ A2- B2+ B2- Z2+ Z2- GND
说明 辅助编码器2 A+ 辅助编码器2 A- 辅助编码器2 B+ 辅助编码器2 B- 辅助编码器2 Z+ 辅助编码器2 Z- 24V 地，可不接
表3-9 P62-02转接板AXIS1、AXIS2引脚定义
AXIS1引脚
D1+ D1- P1+ P1- DC5V E1+ E1- ORG1 SD1
说明 1轴方向+ 1轴方向- 1轴脉冲+ 1轴脉冲- +5V输出 1轴正向限位 1轴负向限位 1轴原点输入 1轴减速输入
AXIS2引脚
D2+ D2- P2+ P2- DC5V E2+ E2- ORG2 SD2
说明 2轴方向+ 2轴方向- 2轴脉冲+ 2轴脉冲- +5V输出 2轴正向限位 2轴负向限位 2轴原点输入 2轴减速输入
P62-02转接板CN5引脚定义
引脚 GND DC24V
说明
24V 地，必须由外部提供 +24V输入，必须由外部提供
表3-10 P62-02转接板AXIS3、AXIS4引脚定义
AXIS3引脚
D3+ D3- P3+ P3- DC5V E3+ E3- ORG3 SD3
说明 3轴方向+ 3轴方向- 3轴脉冲+ 3轴脉冲- +5V输出 3轴正向限位 3轴负向限位 3轴原点输入 3轴减速输入
AXIS4引脚
D4+ D4- P4+ P4- DC5V E4+ E4- ORG4 SD4
说明 4轴方向+ 4轴方向- 4轴脉冲+ 4轴脉冲- +5V输出 4轴正向限位 4轴负向限位 4轴原点输入 4轴减速输入
控制信号输出连接方法
MPC2810脉冲输出方式有两种：脉冲/方向模式和双脉冲模式。默认情况下，各控制轴按脉冲/方向模式输出。用户可以通过接口函数“set_outmode”（参见编程手册），将某轴的输出设置为两者之一。
编码器输入连接方法
MPC2810提供两路辅助编码器接口给用户使用，接收A 相、B 相和Z 相信号。另外，当使用控制器的编码器锁存功能时，控制器将编码器Z 相输入口D28、D29（第1轴）和D34、D35（第二轴）用作两路编码器的锁存信号差分接收端，接线方法如图3-10所示。若编码器锁存信号为单端信号，其接线方法如图3-11所示。图中限流电阻R 为220欧姆。
在增减脉冲模式下，外部脉冲的脉冲信号与板卡对应轴的A 相脉冲输入口相接，外部脉冲的方向信号与板卡对应轴的B 相脉冲输入口相接。
四． 实验仪器和设备
1．
2．
3．
4．
5． 计算机 一台 I 型数控控制系统 一台 二维工作台(带步进电机 α=1.8°) 一台 MPC2810演示软件 导线 若干
五． 实验步骤及内容
1． 本实验所使用的均为精密贵重仪器设备，在实验前必须对操作步骤进行充分的预习。
2． 画出运动控制卡及步进电动机控制系统框图，要求标出有效接线。熟悉二维工作台的结构及工作原理。
3． 完成运动控制卡、步进电动机驱动器、控制系统与一维工作台之间的连接。
4． 经指导老师检查同意后，接通实验台控制系统电源，开始实验，调试程序并运行系统。
5． 了解步进电机驱动器（DMD402_DMD402A使用手册）细分的原理及意义，选择不同的步进电机驱动器的细分数，利用MPC2810演示软件测出一维工作台的丝杠导程，以及在不同细分数下的脉冲当量。（自己设计表格）。
熟练使用DEMO 软件的控制界面对一维工作台6． 参考MPC2810运动控制卡操作编程手册，
的运动进行控制。
7． 参考DEMO 的代码以及代码后面的编程注解，编制一个运动控制程序，完成一段加工直线运动。
8． 结束实验后，关闭系统电源，将实验仪器设备归位。
六． 预习要求
1． 预习步进电机及驱动器的内容。
2． 预习MPC2810运动控制卡操作手册中的有关内容：
4 运动控制系统的开发
5 函数描述
6 常见问题及解决方法
7 函数索引
设计一个运动过程，在VB 或你熟悉的编3． 参考MPC2810运动控制卡操作手册中的有关内容，
程环境下(如C 语言) 编写完成该运动过程的程序代码。
七． 注意事项
1． 仪器设备由实验老师检查后才能开启电源，接通电路。尤其是同学在运行自己设计的程序
时，一定要征询实验指导老师的意见，在老师同意，并检查通过后才可以进行通电调试。并要在断电的情况下才能进行拆、接线。
2． 同学们操作时一定要注意人身安全。
八． 实验报告要求
1． 通过对MPC2810运动控制卡进行二次开发，请提交调试完毕，并可实际运行的程序代码。
2． 通过对一维工作台运动的控制，请描述一维工作台的运动过程，并设计表格记录有关参数
（5次取平均值），参数包括：步进电机的步距角、一维工作台的运动速度、一维工作台的移动距离、一维工作台的移动方向、步进电机-滚珠丝杆副的脉冲当量、滚珠丝杆导程等。（注意标注单位）
3． 思考题
1． 通过本次实验，你对在实际中选择运动控制器的意义有何认识？你对本实验有何心得体
会？
2． 叙述在你熟悉的编程环境下(如VB 语言) ，运动控制程序的调试过程。