12轴步进电机控制说明书

27
2：ad
1：X 归零
28
2：Y 归零
3: Z 归零
四 速度 号 速度 电 速度 机 命 令 1：开启
0：关闭
脉冲高 脉冲低 31 脉冲高 脉冲低 32 脉冲高 脉冲低 33 脉冲高 脉冲低 34 脉冲高 脉冲低 35
36
反转 掉电 脉冲数赋值 前往坐标 加速启动
赋值为 0 等价于停止 单位为脉冲
据，则必须实时发送数据包回传请求：
表 4-2 限位开关含义
个位
左限位导通为 1 下限位导通 2 都不导通为 0
十位
左限位导通为 1 右限位导通为 2 都不导通为 0
百位
顶限位导通为 1 底限位导通为 2 都不导通为 0
注：如限位值为 210 含义为：Z 轴底限位导通+Y 轴左限位导通为 1+X 限位开关在常态。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下 使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机 却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
ZJDR-01 运动控制卡是智俊电子潜心研制的一款价格便宜、使用方便的 USB 总线 12 轴运 动控制卡。外壳阳极氧化铝合金外壳，美观，散热好，自带十二轴 1A（峰值 2A）的步进电机 驱动器，驱动 42 电机游刃有余，能直接驱动部分 57 电机，每轴位置指令脉冲频率可达 300KHz， 支持十二轴联动，各自拥有自己的坐标系。启动与停止具有梯形速度控制功能，自带上位机。 并开源上位机源代码，适合二次开发，支持 PC 通过 USB 给控制器发出动作命令，也支持单片 机通过 5V 串口直连控制板，内置 15V 电平转换芯片，可远距离控制，外扩方面拥有 8 路继电 器，能直接控制汽缸，电磁阀，电机等,且能直接控制一个直流电机的正反转（需 4 个继电器配 合），4 路晶体管输出，其中 24 路输入内部上拉，可配置成限位开关（触发坐标变 0，电机即停）， 或配置成状态输入（通过串口协议发送状态）。
65535 顶限位 Z+
65535 上限位 Y+
Z-
底限位
0
Y-
下限位
0
0 X-
图 1 控制板左内限建位的坐标系统
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65535 X+ 右限位
图 4-1 限位开关安装示意图
五 命令表
步进电机控制器采用标准 RS232 三线协议，波特率 57600K/0 位停止位/无校验位/8 位 数据位/5V 逻辑电平/双向全工收发，下文注明的的“收”指，上位机（如 PC/plc/单片机等） 发送给控制器的过程，“发”指控制器发送数据给上位机（如 PC/plc/单片机等）的过程。在 接收数据包协议中为四个字节为一个控制单位。将详细阐述各字节的作用，发数据包为 12 个字节为一个控制单位，数据以 16 进制进行传输。在下文提到的电机指 8 细分步，步进角 度为 1.8 度 既精度为 1.8/8=0.225 度 一圈为 1600 个脉冲。所有命令在配套的上位机均已 体现。可以方便调试，提供上位机源码(VB6.0)，帮助您的二次开发。
四 回传数据包格式
当上位机发送查询请求时候，控制器自动回复 13 个数据包，其中数据包含义如表 4-1
表 4-1 回传数据包含义
序
回传参数
含义
备注
号
1 N(1~4)
芯片识别位（1~3 机为 1 号芯片，
以下参数都为 N 号芯
4~6 为 2 号，7~9 为 3 号，10~12 为 4 号） 片的参数
2 X（0~255） 序号 1 的电机坐标脉冲数高位
脉冲高 脉冲低 51
号 速度
脉冲高 脉冲低 52
电 速度
脉冲高 脉冲低 53
机
脉冲高 脉冲低 54
命 令 1：开启
脉冲高 脉冲低 55 56
42x42（mm）两相混合式步进电机 1.8 度步距角 8 细分 速度≤235 及停止状态 自动半流 USB2.0 及 5V 外接串口 12V 4A 默认 1A 半流 0.6A 峰值 2A
铝合金散热片自然冷却 30KHZ
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坐标读取命令 详见表 4-1
脉冲计数归零
正转 反转 掉电 脉冲数赋值 前往坐标 加速启动
赋值为 0 等价于停止 单位为脉冲
坐标读取命令 详见表 4-1
脉冲计数归零
正转 反转 掉电 脉冲数赋值 前往坐标 加速启动
赋值为 0 等价于停止 单位为脉冲
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10 Z（0~255） 序号 3 的电机坐标脉冲数低位
X*65536+Y*256+Z
11 M（0~255） AD 高位
N 号芯片的 AD 值为
12 N（0~255） AD 低位
M*256+N
13 X
限位坐标状态位
具体含义见下表 4-2
注：控制板数据包不主动回传，必须上位机发送 07 号命令才会发送一次。如要实时显示数
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三 电气参数
3.1 电气参数
表 3-1 项目 电源电压 工作电流 步进电机线圈电流 芯片工作电压 继电器输出电流 串口波特率 晶体管 IO 输出 限位开关上拉电阻
最小值 典型值 极限值
7
12
24
0.1
N 号芯片的第二个电
6 Y（0~255） 序号 2 的电机坐标脉冲数中位
机的坐标总脉冲为：
7 Z（0~255） 序号 2 的电机坐标脉冲数低位
X*65536+Y*256+Z
8 X（0~255） 序号 3 的电机坐标脉冲数高位
N 号芯片的第三个电
9 Y（0~255） 序号 3 的电机坐标脉冲数中位
机的坐标总脉冲为：
坐标读取命令
令 2：ad
1：X 归零
08
脉冲计数归零
2：Y 归零
3: Z 归零
二 速度
脉冲高 脉冲低 11
正转
备注
赋值为 0 等价于停止 单位为脉冲 详见下文
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号 速度
脉冲高 脉冲低 12
电 速度
脉冲高 脉冲低 13
2：串口波特率由芯片内置，无法更改，波特率 57600，8 位，无校验，假如要芯片与其通讯，必须断开 cp2102 的电源线。以免电平冲突。
3：限位开关上拉５V 低电平有效，5V 以上的磁性或接触开关需分压后才能接入， 4：不要拆解外壳及散热片，否则芯片温度会达 80 度以上，烧坏芯片
3.2 参考电压设置
十二轴步进电机控制器说明书
一 功能简介
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电 机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机 加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的 误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
1：坐标+ad
37
2：ad
1：X 归零
38
2：Y 归零
3: Z 归零
五 速度
脉冲高 脉冲低 41
号 速度
脉冲高 脉冲低 42
电 速度
脉冲高 脉冲低 43
机
脉冲高 脉冲低 44
命 令 1：开启
脉冲高 脉冲低 45 46
0：关闭
1：坐标+ad
47
2：ad
1：X 归零
48
2：Y 归零
3: Z 归零
六 速度
坐标脉冲范围 IO 输出
0~ 4294836224 8 路继电器 及 3 路晶体管输出+1 路蜂鸣器
AD
10 位 AD 共４路
加减速启动停止 １００个脉冲加减速
限位开关
２４口 内部上拉
注：
1：因步进电机的特性，在慢速下，发热较严重，存在力矩过剩，因此步进电机速度 243 以下为自动半流（约 0.6A），大与 243 为全流（约 1A），在锁定模式，为永久半流。电流的大小由参考电压决定，更改控制参考 电压的 2 只电阻即可改变电流值。见图 1-2
N 号芯片的第一个电
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3 Y（0~255） 序号 1 的电机坐标脉冲数中位
机的坐标总脉冲为：
4 Z（0~255） 序号 1 的电机坐标脉冲数低位
X*65536+Y*256+Z
5 X（0~255） 序号 2 的电机坐标脉冲数高位
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接法二
24V 接法三
开关输出 J1 J2 J3 V1 V2 G6 G6 G4 G3 G2 G1 12V GND
接法五
接法一
IO IO IO
接法四
5V 5V 5V
图 3-7 IO 输出接法示意图
注 1）限位开关 1 指控制一号电机的第一轴，12 指 4 号芯片的 3 轴既第 12 轴 2）VI V2 输出口闭合的时候输出为电源电压既，G1 G2G3 G4 G5 G6 闭合后与地导通（外壳接地） 3）接法二，不要接大功率电机 4）接法三为隔离接法，必须 2 个继电器同时闭合才可以形成回路 5）继电器的触电额定容量为 2A 24V
命 低 一位 /辅 第二位/ 第三位/ 第四位/ 说明