工控机与运动控制卡

目录

• 1. 工业电脑
  • 1.1. ATX主板
  • 1.2. 单板+背板
  • 1.3. 机箱
• 2. 运动控制卡
  • 2.1. 运动控制卡
  • 2.2. 运动控制器
  • 2.3. PLC
  • 2.4. 分类
  • 2.5. 分布式运动控制
    • 2.5.1. 主-从分布式凌华运动控制卡PCI-7856（256轴）
    • 2.5.2. 凌华分布式4轴运动控制模块MNET-4XMO
  • 2.6. EtherCAT
  • 2.7. Ethernet
  • 2.8. EMX-100
• 3. 数据采集卡
  • 3.1. HSL系统
  • 3.2. 工业主板
    • 3.2.1. M43/M43H
  • 3.3. 长卡+背板

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1. 工业电脑

常见参数说明:

• RAID: 阵列备份
• LPT接口: 并口，用于打印机（DB25）

1.1. ATX主板

注意: 使用限制，最多7个PCI插槽

• IMB-M40H（存货）
• IMB-M43
  • 匹配6/7代Intel处理器
• IMB-M43H

1.2. 单板+背板

• PICMG 1.3单板（全长主板）
  • NuPRO-E43
• PICMG 1.3背板
  • EBP-13E2
  • EBP-14E4

注意: 一般不用于DIO的处理（虽然手册里说是可以的，但开发工作量巨大）

1.3. 机箱

• RK610A/AM
  • 高度4U
  • 19寸

2. 运动控制卡

运动控制卡实现机构基本运动: 基础函数及其组合运用
运动控制卡二维平面运动协调: 直线,圆弧插补及其组合运用
运动控制卡实现精确定位: 编码器反馈,位置比较及手轮运用

2.1. 运动控制卡

运动控制卡是基于PC总线，利用高性能微处理器（如DSP）及大规模可编程器件，实现多个 伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的步进/伺服电机运动控制卡。

包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、 D/A输出等功能。支持S型、T型加速，直线插补和圆弧插补，多轴联动函数等。

它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。

• 运动控制卡的功能，一般都包括归零、定速、点位 、直线插补、多轴联动插补和圆弧插补等功能。
• 运动控制卡的性能一般包括通信速度、响应速度和控制速度（脉冲速度）。

在于利用PC强大的功能，比如CAD功能、机器视觉功能、软件高级编程等；利用FPGA+DSP / ARM + DSP芯片的功能实现高精度的运动控制（多轴直线、圆弧插补等，运动跟随，PWM控制等）。

2.2. 运动控制器

• 运动控制卡需要一个载体(一个系统运行平台，必须基于PC)
  • 运动控制卡，一般是PCI插槽的，或者是104板卡的，都必须安装在主机的主板上!
• 运动控制器是完整的、独立的硬件平台（类似于PLC）
  • 运动控制器一般只一种工业控制上应用的模块，类似于PLC
  • 自带系统平台和编程工具

2.3. PLC

运动控制卡与PLC都是控制器，主要负责工业自动化系统中运动轴控制、输入输出信号控制；

PLC肯定是通用一些，通讯组态都比较灵活，选择也很多!一般运动控制卡CPU模块是4轴，但可以扩展，现在大部分都能扩到32轴。一般低端点的PLC有两个高速输出点，可以控制2轴步进也可以购买相关的轴控制模块或者有直接控制伺服的PLC一般也是可以到32轴。

PLC专长在于逻辑IO控制，而不是轨迹插补。

2.4. 分类

• 集中式控制方案（脉冲序列）_通过端子板来控制/拓展电机
  • 基于单片机的ASIC脉冲序列控制卡
  • DSP
    • AMP-204C（￥2500-3000）
    • AMP-208C（￥5500）
• 分布式控制方案_可以提供更多轴的控制，和更远的控制距离
  • 分布式运动控制卡
  • EtherCAT解决方案
  • Ethernet解决方案

硬件:

• 端子板
• 伺服电机

2.5. 分布式运动控制

2.5.1. 主-从分布式凌华运动控制卡PCI-7856（256轴）

华颉科技

多轴远距离控制，多I/O点控制

• 最多可连接2,016个I/O坐标点
• 最多可连接256个运动轴
• 可编程定时器中断
• RJ-45接口，易于安装
• 可软件选择传输速度：3/6/12 Mbps (HSL)
• 可软件选择传输速度：2.5/5/10/20 Mbps (Motionnet)
• 板载非易失型RAM存储器

PCI-7856为PCI接口卡，并为Motionnet和HSL系统提供两个端口，用于机械自动化应用中的分布式运动和IO控制。HSL技术采用主-从结构，可实时扫描成千上万个I/O坐标点。商用以太网电缆(带RJ45接头)用于HSL从模块以简化安装，并尽可能使得传感器设备相互靠近，从而减少了大量的布线。由于整合了离散型I/O和模拟I/O模块，系统集成者可从HSL网络获益。这种本地网络响应时间短，可实时扫描。

Motionnet系统(也称“MNET”)是一款用于机械系统的分布式运动解决方案。MNET是一种创新型分布式运动技术，多达256轴，适用于任何具有主-从结构的伺服/步进电机的分布式运动控制中。该系统不仅具有通用的4轴运动控制，而且允许对特定的64个单轴运动控制模块进行实时毫秒级扫描。

运动控制 & HSL特点

• 运动控制和I/O控制距离更长，超过100
• 大量的串联运动轴控制和I/O控
• Motionnet&HSL支持多达256个动作轴和2,016个I/O
• 实时控制和响
• Motionnet具有时间确定运动控制功
• HSL可在1ms内更新超过2,000个I/O

2.5.2. 凌华分布式4轴运动控制模块MNET-4XMO

华颉科技

MNET-4XMO为4轴运动控制器模块，用于Motinonet分布式运动系统。该模块可产生高频脉冲 (9.9MHz)，可驱动机械自动化现场中的步进电机或伺服电机。作为一个运动控制器，它可提供多种运动函数，包括2轴圆周插补、2-4轴线性插补、或连续插补。同时，也可通过单轴操作在线改变的位置/速度。

除了具有运动功能以外，凌华科技还提供具有实时运动比较和触发脉冲输出功能的其它型号(MNET- 4XMO-C),并可轻易整合进自动光学检查应用系统。高达lOOKHz触发输出频率可轻易触发框架采集器或CCD,以实现线性扫描应用;路径移动功能可以恒速连续移动。通过使用路径移动功能，即具有路径自动重新载入功能，节省了主计算机资源，也保证了整个运动过程时间确定、连续、平滑。

4轴分布式运动控制Motionnet模块之「MNET-4XMO」，具有实时、高精度及高效能运动控制的特色，可轻易完成如高速点到点、高速直线及圆弧补间等功能，实现各类液晶、太阳能搬运、清洗、组装等大型机台设备。

2.6. EtherCAT

• PCIe-8338，提供最高64轴、1万个DIO点的实时控制
  • ￥6000

2.7. Ethernet

2.8. EMX-100

3. 数据采集卡

3.1. HSL系统

凌华科技推出High Speed Link（简称HSL）系统“HSL-qSTART Starter Kit”优惠方案，针对需要导入串行式I/O实时控制系统的客户，提供一次购足的完全解决方案。

HSL是串行式远程I/O及时控制的绝佳选择，此项技术在日本推出多年，广被日系厂商采用，目前在全球市场已有超过三百万点I/O使用凌华科技的HSL产品。凌华科技HSL全系列产品帮助设备制造商及厂区自动化方案的系统整合商，进行实时的远程（最长2.4公里）I/O控制，也可进行运动控制。

3.2. 工业主板

3.2.1. M43/M43H

二者唯一的区别自在于，M43只支持PCIe接口，而M43H只支持PCI接口。

凌华工控机主板IMB-M43H（ATX工业主板）

• 支持第六/七代Intel® Core™ i7/i5/i3处理器，兼容 Windows® 7操作系统
• 最高支持32GB双通道DDR4 2133/2400MHz内存
• 独特的电源设计，确保USB端口提供稳定的5V±5%供电，确保稳定性
• IEC 61000-4-2~6 (Performance Criterion A)，CE/FCC class B认证
• 5个PCI扩展卡，工控机最多支持5张运动控制卡
• 售后：2年内免费维修服务和终生技术支持

3.3. 长卡+背板

凌华工业主板NuPRO-E43全长主板（PICMG1.3单板电脑）

• 支持第六代Intel® Core™ i7/i5/i3处理器
• Intel® Q170 Express芯片组，支持PCI Express 3.0
• 两个DIMM插槽，最高支持32GB DDR4 2133内存
• 四个板载SATA 3.0，支持RAID（磁盘阵列）
• 四个COM接口(包含RS-232/422/485)
• 内置凌华科技SEMA管理解决方案和SEMA Cloud服务
• 支持Intel® PCIe插槽

EBP-13E2/EBP-13E4