北京阿尔泰科技发展有限公司
产品研发部修订
阿尔泰科技发展有限公司目录
第一章功能概述............................................................................................................................................2
第一节、概述....................................................................................................................................................................2第二节、特点....................................................................................................................................................................2第三节、规格....................................................................................................................................................................2一、插补功能............................................................................................................................................................2二、各轴通用规格....................................................................................................................................................3第四节、产品安装核对表................................................................................................................................................4第五节、安装指导............................................................................................................................................................4一、软件安装指导....................................................................................................................................................4二、硬件安装指导....................................................................................................................................................4第二章元件布局图........................................................................................................................................5
第一节、主要元件布局图................................................................................................................................................5第二节、主要元件功能说明............................................................................................................................................5第三章信号输入输出连接器........................................................................................................................6
第一节、信号输入输出连接器定义................................................................................................................................6第二节、4轴通用信号输出连接器定义.........................................................................................................................8第四章功能特点..........................................................................................................................................10第五章各种信号的连接原理......................................................................................................................11
第一节、通用输入/输出接线原理.................................................................................................................................11一、通用输入连接原理..........................................................................................................................................11二、通用输出连接原理..........................................................................................................................................11第二节、编码器输入信号原理......................................................................................................................................11第三节、电机控制输出口接线原理..............................................................................................................................12第六章产品的应用注意事项及保修..........................................................................................................13
第一节、注意事项..........................................................................................................................................................13第二节、保修..................................................................................................................................................................131PCIe1020运动控制卡硬件说明书版本：V6.00.01第一章功能概述
第一节、概述
PCIe1020是PCIe总线四轴伺服/步进电机运动控制卡，它以高频率脉冲串形式输出，控制伺服/步进电机的运动。该卡能精确地控制所发出的脉冲频率（电机速度）、脉冲个数（电机转角）及脉冲频率变化率（电机加速度），它能满足步进电机的各种复杂的控制要求。可对电机进行位置控制、插补驱动、加速/减速等控制。具有圆弧、直线插补功能。它含有丰富的，功能齐全的软件库函数资源。在Windows9X/2000/XP环境下，用户可直接使用我们为您提供的设备驱动程序函数接口；以最大方便地使您在VisualC++、VisualBasic及各种其他软件环境中使用本设备。第二节、特点
32位PCIe接口，即插即用总线类型：PCIe1.1X14轴伺服/步进电机控制，每轴可控制，互不影响脉冲输出的频率误差小于0.1%脉冲输出速度最高可达到4MHz可选择脉冲输出模式：CP/DIR，CW/CCW非对称直线加/减速驱动、S曲线加/减速驱动梯形与S曲线速度轮廓任意2轴或3轴直线插补、任意2轴圆弧插补、任意2轴或3轴位模式插补、连续插补固定线速度控制多轴同步启动/停止可编程控制加速与减速时间在运动中改变输出脉冲数或驱动速度运动中可以实时读出逻辑位置、实际位置、驱动速度、加速度、加/减速状态（加速中、定速中、减速中）每轴都有2个32位比较寄存器用于逻辑位置计数器或者实际位置计数器的位置大小比较，可用于软件限位。可接收伺服马达驱动器的各种信号，如硬件限位信号、到位信号、报警信号等32位递增/递减计数器用于附加编码器可方便地与任意步进电机、AC或DC伺服电机相连接所有数字量输入/输出信号均有2500Vrms隔离第三节、规格
控制轴4轴CPU数据总线长度16位一、插补功能任意2轴或3轴直线插补插补范围各个轴-8，388,607～+8,388，607插补速度1～4MPPS插补位置精度±1LSB以下（在全插补范围内）任意2轴圆弧插补插补范围各个轴-8，388,607～+8,388，607插补速度1～4MPPS插补位置精度±1LSB以下（在全插补范围内）任意2轴或3轴位模式插补插补速度1～4MPPS（但依靠CPU数据设定时间）其他插补功能线速常数2阿尔泰科技发展有限公司连续插补步进插补二、各轴通用规格驱动输出脉冲（CLK=16MHz）时输出脉冲范围1～4MPPS输出速度精密度±0.1％以下（对设定数值）速度倍率1～500S曲线加速度变化率加/减速度初始速度954～31250×10PPS/SEC125～500×10PPS/SEC1～8000PPS500～4×10PPS驱动速度1～8000PPS500～4×10PPS66662(倍率=1的时候)(倍率=500的时候)(倍率=1的时候)(倍率=500的时候)输出脉冲数0～268,435,455（定量驱动）速度曲线定速/直线加减速/抛物线S曲线加减速驱动定量驱动的减速模式自动减速（非对称台行驱动时，也可以）/手动减速可以在驱动中改变输出脉冲数、驱动速度可以选择2脉冲/1脉冲方向方式编码器输入脉冲可以选择2相脉冲/上下脉冲输入位置计数器逻辑位置计数器（输出脉冲用）计数范围-2,147,438,8～+2,147,483,7实位计数器（输出脉冲用）计数范围-2,147,438,8～+2,147,483,7可以一直写入读出比较寄存器COMP+寄存器位置比较范围-2,147,438,8～+2,147,483,7COMP-寄存器位置比较范围-2,147,438,8～+2,147,483,7把和位置计数器的大小比较状态输出，放在读寄存器中可以作为软件限位根据外部信号的驱动操作根据EXPP、EXPM信号，可以运行+/-方向的定量/连续驱动外部减速停止/立即停止信号IN0～3每一个轴4个外部停止信号任何信号都可以选择有效无效，可以作为通用输入使用伺服马达输入信号ALARM（警报），INPOS（定位完毕）任何信号都可以选择有效无效通用输出/输入信号IN0～3每一个轴4个OUT0～7每一个轴8个（和驱动状态输出信号共用端子）驱动状态信号输出DRIVE（驱动脉冲输出中），ASND（加速中），DSND（减速中），CMPP（位置≥COMP+），CMPM（位置 一、软件安装指导在不同操作系统下安装PCIe1020板卡的方法一致，在本公司提供的光盘中含有安装程序Setup.exe，用户双击此安装程序按界面提示即可完成安装。二、硬件安装指导在硬件安装前首先关闭系统电源，待板卡固定后开机，开机后系统会自动弹出硬件安装向导，用户可选择系统自动安装或手动安装。4阿尔泰科技发展有限公司第二章元件布局图 第一节、主要元件布局图 第二节、主要元件功能说明 CN1：4轴通用信号输出连接器（40芯D型插头）CN2：信号输入/输出信号连接器（62芯D型插头）光隔：2500Vrms光电隔离5PCIe1020运动控制卡硬件说明书版本：V6.00.01第三章信号输入输出连接器 第一节、信号输入输出连接器定义 关于62芯D型插头CN2的管脚定义（图形方式）：6阿尔泰科技发展有限公司关于62芯D型插头CN2的管脚定义（表格形方式）：管脚号123456710111213141516171819202122232425262728293031管脚定义YPP/PLSYPM/DIRZPP/PLSZPM/DIRUECA/PPINUECB/PMINUIN0UIN1UIN2UIN3ULMTMULMTPUALARMUINPOSZIN1ZIN2ZIN3ZLMTMZLMTPZALARMZINPOSXECA/PPINXECB/PMINYECA/PPINYCEB/PMINZECA/PPINZECB/PMINEMGNUEXPMUEXPPZEXPM说明Y轴正向脉冲输出（Y轴脉冲）Y轴负向脉冲输出（或Y轴DIR）Z轴正向脉冲输出（Z轴脉冲）Z轴负向脉冲输出（或Z轴DIR）U轴编码器A相信号输入U轴编码器B相信号输入U轴外部停止信号0输入U轴外部停止信号1输入U轴外部停止信号2输入U轴外部停止信号3输入U轴负向限位输入U轴正向限位输入U轴伺服报警输入U轴伺服电机到位输入Z轴外部停止信号1输入Z轴外部停止信号2输入Z轴外部停止信号3输入Z轴负向限位输入Z轴正向限位输入Z轴伺服报警输入Z轴伺服电机到位输入X轴编码器A相信号输入X轴编码器B相信号输入Y轴编码器A相信号输入Y轴编码器B相信号输入Z轴编码器A相信号输入Z轴编码器B相信号输入X、Y、Z、U两轴紧急停止输入U轴负向点动输入U轴正向点动输入Z轴负向点动输入管脚号323334353637383940414243444547484950515253545556575859606162管脚定义ZEXPPEXPLSZIN0YINPOSYALARMYLMTPYLMTMXINPOSXALARMXLMTPXLMTMXPP/PLSXPM/DIRUPP/PLSUPM/DIRDGNDVDDOGND24VYEXPMYEXPPXEXPMXEXPPYIN3YIN2YIN1YIN0XIN3XIN2XIN1XIN0Z轴外部停止信号0输入Y轴伺服电机到位输入Y轴伺服报警输入Y轴正向限位输入Y轴负向限位输入X轴伺服电机到位输入X轴伺服报警输入X轴正向限位输入X轴负向限位输入X轴正向脉冲输出（X轴脉冲）X轴负向脉冲输出（或X轴DIR）U轴正向脉冲输出（U轴脉冲）U轴负向脉冲输出（或U轴DIR）24V转5V的地24V转5V的输出外部24V的地外部24V输入Y轴负向点动输入Y轴正向点动输入X轴负向点动输入X轴正向点动输入Y轴外部停止信号3输入Y轴外部停止信号2输入Y轴外部停止信号1输入Y轴外部停止信号0输入X轴外部停止信号3输入X轴外部停止信号2输入X轴外部停止信号1输入X轴外部停止信号0输入说明Z轴正向点动输入7PCIe1020运动控制卡硬件说明书版本：V6.00.01第二节、4轴通用信号输出连接器定义 关于40芯插头CN1的管脚定义（图形方式）：关于40芯插头CN1的管脚定义（表格方式）：管脚号13579111315171921232527管脚定义XDCCXOUT1XOUT2XOUT3XOUT4XOUT5XOUT6XOUT7UOUT7UOUT6UOUT5UOUT4UOUT3UOUT2说明驱动器/偏差计数器清零X轴通用输出1X轴通用输出2X轴通用输出3X轴通用输出4（CMPP状态）X轴通用输出5（CMPM状态）X轴通用输出6（ASND状态）X轴通用输出7（DSND状态）U轴通用输出7（DSND状态）U轴通用输出6（ASND状态）U轴通用输出5（CMPM状态）U轴通用输出4（CMPP状态）U轴通用输出3U轴通用输出2管脚号2468101214161820222426288管脚定义YOUT7YOUT6YOUT5YOUT4YOUT3YOUT2YOUT1YDCCZOUY7ZOUY6ZOUY5ZOUY4ZOUY3ZOUY2说明Y轴通用输出7（DSND状态）Y轴通用输出6（ASND状态）Y轴通用输出5（CMPM状态）Y轴通用输出4（CMPP状态）Y轴通用输出3Y轴通用输出2Y轴通用输出1驱动器/偏差计数器清零Z轴通用输出7（ZDSND状态）Z轴通用输出6（ASND状态）Z轴通用输出5（CMPM状态）Z轴通用输出4（CMPP状态）Z轴通用输出3Z轴通用输出2阿尔泰科技发展有限公司293133353739UOUT1UDCCNCNCNCNCU轴通用输出1驱动器/偏差计数器清零未连接未连接未连接未连接303234363840ZOUY1ZDCCNCNCNCNCZ轴通用输出1驱动器/偏差计数器清零未连接未连接未连接未连接注：XDCC/YDCC/ZDCC/UDCC：驱动器/偏差计数器清零：驱动器状态的输出（nDRIVE）和偏差计数器清零输出（DCC）共用此引脚。当驱动脉冲输出时，驱动器状态输出（nDRIVE）被设置为高电平。当执行自动主搜索时，此信号被设置为高电平。插补驱动指定的轴在执行插补驱动时也为高电平。通过模式选择使伺服马达用的nINPOS信号有效，在nINPOS有效前，DRIVE信号一直为高电平。偏差计数器清零输出（DCC）信号是伺服马达驱动器的输出。通过设置自动主搜索里的模式可以输出此信号。复位时，驱动器的状态显示输出设置值。9PCIe1020运动控制卡硬件说明书版本：V6.00.01第四章功能特点 以下是PCIe1020运动控制卡的功能特点。■4轴驱动PCIe1020可以分别控制4个马达驱动轴的运动。每个轴都可以进行定速驱动，直线加/减速驱动，S曲线加/减速驱动等。4轴性能相同。■速度控制输出的驱动速度范围是从1PPS到4MPPS(pulsespersecond脉冲/秒)。可以运行固定速度驱动，直线加/减速驱动，S曲线加/减速驱动。加/减速驱动可以使用自动和手动2种操作方法。脉冲输出的频率最大误差±0.1％（在CLK=16MHZ时），驱动脉冲输出的速度可以在驱动中自由变更。■非对称直线加/减速驱动运行梯形加减速驱动时，加速度和减速度可以设定不同。■非对称S曲线加/减速驱动每个轴可以用S曲线加/减速设定，可以运行对称S曲线和非对称S曲线。还可以设定为定长输出。加速变化率和减速变化率也可以设定不同，当希望运行对称S曲线时，用自动减速功能，当希望运行非对称S曲线运动时，要自己设手动减速点。此外，对于定量驱动，我们使用独特的方法避免在S曲线加/减速中发生三角波形。■任意选择2轴或3轴进行直线插补可以任意选择2轴或3轴进行直线插补驱动。插补坐标是从当前位置到-8,388,607～+8,388,607之间。在整个指定的直线插补范围内，插补精度是±0.5LSB。插补速度范围从1PPS到4MPPS。■任意2轴圆弧插补可以任意选择2轴进行圆弧插补。插补坐标范围是从当前位置到-8,388,607～+8,388,607之间。在整个指定的圆弧曲线插补范围内，插补精度是±0.5LSB。插补速度范围从1PPS到4MPPS。■任意2轴或3轴位模式插补可以任意选择2轴或3轴进行位模式插补。收到在高位CPU上计算的位模式插补数据后，可以用指定的驱动速度连续输出插补脉冲，用这种方式可以产生任何插补曲线。■连续插补直线插补，圆弧插补，直线插补等等。这样可以不停地运行每个插补接点的插补驱动，连续插补的最大驱动速度是2MHz。■步进插补步进插补驱动是以逐个脉冲输出的方式执行的。有根据命令和根据外部信号2种方法。■固定线速度控制这是一种在插补驱动中保持插补轴合成速度的功能。■位置控制每个轴都有2个32位位置寄存器，一个是在芯片内部管理驱动脉冲输出的逻辑位置计数器。另一个是管理从外部编码器来的脉冲的实际位置计数器。■比较寄存器和软件功能每个轴都有2个32位比较寄存器(COMP+,COMP-)，用于跟逻辑位置计数器或者实际位置计数器的大小比较。在驱动时，可以从状态寄存器读出比较寄存器和逻辑/实际位置计数器之间的大小关系。大小关系有变化时，可以产生中断（但要设定中断有效）。■输入信号滤波器PCIe1020内部的每一个输入信号的输入端都装备积分型的滤波器。可以设定哪一个输入信号的滤波器功能变为有效或无效。滤波器的时间常数从8个种类里选择1个。■由外部信号驱动每个轴都可以用外部信号（nEXPP,nEXPM）进行+/-方向运行的定量驱动和连续驱动。这个功能在手动操作时，可以减轻CPU的负担。■伺服马达的各种信号PCIe1020接受来自伺服马达驱动器的信号。如2相编码器信号，定位信号，报警信号等。■实时监控功能在驱动中，可以实时读出逻辑位置计数器、实际位置计数器、加速度、加/减速状态（加速中、定速中、减速中）。10阿尔泰科技发展有限公司第五章各种信号的连接原理 第一节、通用输入/输出接线原理 一、通用输入连接原理二、通用输出连接原理第二节、编码器输入信号原理 11PCIe1020运动控制卡硬件说明书版本：V6.00.01第三节、电机控制输出口接线原理 12阿尔泰科技发展有限公司第六章产品的应用注意事项及保修 第一节、注意事项 在公司售出的产品包装中，用户将会找到这本说明书和板卡，同时还有产品质保卡。产品质保卡请用户务必妥善保存，当该产品出现问题需要维修时，请用户将产品质保卡同产品一起，寄回本公司，以便我们能尽快的帮用户解决问题。在使用PCIe1020板时，应注意以下问题：1）PCIe1020板正面的IC芯片不要用手去摸，防止芯片受到静电的危害。2）用户请注意电源的开关顺序，使用时要求先开主机电源，后开信号源的电源；先关信号源的电源，后关主机电源。第二节、保修 PCIe1020自出厂之日起，两年内凡用户遵守运输，贮存和使用规则，而质量低于产品标准者公司免费修理。13
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