Ethernet Schrittmotorensteuerung für 2*Stepper

Ein baugleiches Produkt mit CAN-InterfaceDas CAN-Interface kann in bestehende CAN-Systeme integriert werden. Der CAN-Bus zeichnet sich durch seine hohe Flexibilität aus.
finden sie hier ( -> RO-CAN-STEPPER2 - CAN Schrittmotorensteuerung für 2*Stepper)

Ethernet-Interface

Das Ethernet-Modul kann wahlweise direkt an einem PC oder an ein Ethernet-LAN angeschlossen werden. Somit ist ein unmittelbarer Zugriff auf das Modul gesichert. Ist das LAN über das Internet erreichbar, kann das Modul weltweit über TCP-IP angesprochen werden. Die Konfiguration der IP-Adresse erfolgt über eine Web-Oberfläche. Diese kann bequem über einen Browser erreicht werden. Durch eine mitgelieferte API-Bibliothek in C können Sie auf einfache Weise den Modulzugriff in Ihre Programme implementieren.

Steckverbindung

Servicefreundliches Stecksystem

Die Steckverbindung besteht aus einer Feder- und Steckleiste mit Auswurfhebeln. Diese ermöglichen ein unkompliziertes Ein- und Ausstecken, sowie eine zügige Neuverdrahtung der Steckleisten. Der Leitungsanschluß selbst erfolgt über ein schraubenloses Stecksystem. Hierfür benötigtes Betätigungswerkzeug wird bei jedem Modul mitgeliefert.

Schrittmotorensteuerung für 2 Motoren

Viele Parameter sind digital einstellbar:

• Startfrequenz [Hz]
• Stopfrequenz [Hz]
• Maximale Schrittfrequenz [Hz]
• Schrittfrequenz bei GoPosition [Hz]
• Schrittfrequenz bei GoReferenz [Hz]
• Beschleunigungsrampe [Hz/10ms]
• Bremsrampe [Hz/10ms]
• Phasenstrom 0..1,5A [1mA]
• Haltestorm 0..1,5A [1mA]
• Haltezeit 0..unendlich [ms]
• Status_LED Funktion
• Schrittmodus (Voll-, Halb-, Viertel-, Achtel-oder sechszehntel Schritt)
• Modus der Endschalter (Stop mit/ohne Bremsrampe)

Mehrachsensteuerung

Durch Zusammenschalten von bis zu 4 Schrittmotorkarten kann eine Mehrachsensteuerung (Positioniersteuerung) mit bis zu 8 Achsen realisiert werden. Die Erzeugung der Motorfrequenzen erfolgt dabei aus einer einzigen Quelle, was einen Gleichlauf der Motoren garantiert. Jede Achse kann auch aus der Mehrachsensteuerung aus konfiguriert werden und dann unabhängig betrieben werden. (Diese Option ist für Q1/2010 geplant)

Beschreibung der einzelnen Parameter

Startfrequenz

Beim Losfahren des Motors aus dem Stillstand wird der Motor sofort mit der Startfrequenz betrieben.

Stopfrequenz

Beim Anhalten des Motors wird der Motor auf die Stopfrequenz abgebremst und dann direkt angehalten.

Beschleunigungsrampe

Wenn die Sollfrequenz des Motors über der aktuellen Motorfrequenz liegt, wird die Motorfrequenz alle 10ms um die Beschleunigungsrampe angehoben, bis die Solldrehzahl erreicht ist.

Bremsrampe

Wenn die Sollfrequenz des Motors unter der aktuellen Motorfrequenz liegt, wird die Motorfrequenz alle 10ms um die Bremsrampe abgesenkt, bis die Solldrehzahl erreicht ist.

Maximale Schrittfrequenz

Die aktuelle Motorfrequenz läßt sich höchstens auf die maximale Schrittfrequenz anheben. Schneller wird der Schrittmotor nicht betrieben.

Phasenstrom

Die Motorwicklung wird über ein PWM-Signal an die Motorversorgungsspannung geschaltet. Dabei wird die Pulsweite so geregelt, dass sich der gewünschte Phasenstrom einstellt. Dieser Phasenstrom läßt sich bis 1,5A mit einer Auflösung von 1mA einstellen.

Haltestrom

Wenn der Motor zum Stillstand kommt, wird der Motorphasenstrom auf den Haltestom abgesenkt. Dies verhindert ein Überhitzen des Motors. Dieser Haltestrom läßt sich bis 1,5A mit einer Auflösung von 1mA einstellen.

Haltezeit

Wenn der Motor den Stillstand erreicht hat, bleibt der Haltestrom für die eingestellte Haltezeit aktiv. Danach wird der Motorstrom abgeschaltet. Dies verhindert ein Überhitzen des Motors. Durch setzen der Haltezeit auf ihren Maximalwert, wird die Haltestromabschaltung deaktiviert.

Endschalter

Wenn ein Endschalter (egal welcher) geschlossen ist, wird der Motor sofort angehalten (wahlweise ohne/mit Bremsrampe) und läßt sich nur noch in der inversen Richtung betreiben, bis der Endschalter wieder öffnet. Sind beide Endschalter geschlossen, läßt sich der Motor überhaupt nicht mehr betreiben.

Beispiel der Anordnung der Endschalter:
Endschalter1 aktuelle Motorposition Endschalter2
------> positive Richtung

Der Endschalter1 befindet sich links, der Endschalter2 befindet sich rechts. Die aktuelle Position ist in der Mitte. Wenn in positive Richtung verfahren wird, bewegt sich die Motorposition auf den Endschalter 2 zu. Es wird in Richtung Endschalter2 gefahren.
Wenn nun Endschalter2 schließt, kann nur noch in negative Richtung (Richtung zum Endschalter1) verfahren werden. Für Endschalter1 gilt analoges.

Referenzschalter

Der Referenzschalter dient zum Anfahren der Referenzposition. Hier kann der Referenzschalter auch mit einem Endschalter gebrückt sein. Durch das Kommando GoToRef kann der Motor in die Referenzposition gefahren werden. Dabei läßt sich die Richtung wählen, in die der Motor startet. Wenn der Referenzschalter schließt, wird der Motor langsam wieder aus dem Referenzschalter gefahren und dann angehalten. Hierbei läßt sich wählen, ob der Motor die rechte oder linke Seite des Referenzschalters anfährt. Danach fährt der Motor noch einen Offsetweg. Dies dient dazu, dass der Motor nicht auf der Schaltschwelle des Referenzschalter steht und ein ständiges Togglen des Referenzschalterzustands entsteht. Dies ist nun die Referenzposition. Je nach Parameter Clearposition wird nun die aktuelle Position auf 0 gesetzt, oder unverändert gelassen. Die Referenzfahrt ist mit einer Timeoutzeit gesichert. Wenn innerhalb der Timeoutzeit die Referenzposition nicht angefahren wurde, wird die Referenzfahrt abgebrochen. Das Kommando wird nur ausgeführt, wenn der Motor enabled ist und steht.

Beispiel der Anordnung der End- und Referenzschalter:
End1 Ref1 aktuelle Motorposition Ref2 End2
------> positive Richtung

Anfahren der Referenzschalters 1:
In diesem Beispiel soll, innerhalb von 20 Sekunden, der Referenzschalter1 mit 3000Hz (bezogen auf Vollschrittbetrieb) angefahren werden. Somit soll in negative Richtung gefahren werden. Nach erreichen der rechten Referenzschalterkante (wenn der Referenzschalter gerade wieder öffnet, sollen 160 Mikroschritte (bezogen auf 1/16 Mikroschritte) in positive Richtung gefahren werden. Dann wird die aktuelle Position auf 0 gesetzt.

Activity_LED Funktion

Die Activity_LED hat eine feste Funktion. Bei Empfang eines Kommandos wird die Activity_LED eingeschaltet. Wenn das Kommando fertig abgearbeitet ist, wird sie nach 10ms wieder ausgeschaltet.

Status_LED Funktion

Die Status_LED kann verschiedene Funktionen haben:

• Stillstandsanzeige: Die Status_LED leuchtet bei Motorstillstand
• Bewegungsanzeige:Die Status_LED leuchtet bei Motorbewegung
• Endschalter1: Die Status_LED leuchtet wenn der Endschalter1 geschlossen ist.
• Endschalter2: Die Status_LED leuchtet wenn der Endschalter2 geschlossen ist.
• Referenzschalter1: Die Status_LED leuchtet wenn der Referenzschalter1 geschlossen ist.
• Referenzschalter2: Die Status_LED leuchtet wenn der Referenzschalter2 geschlossen ist.
• Endposition: Die Status_LED leuchtet bei erreichen der Endposition
• Motorkommando ist in der Ausführung
• Motorversorgungspannung ist zu klein

Motorposition

Die Motorposition als SDWORD (32Bit) wird immer in 1/16 Mikroschritten angegeben. Je nach Schrittmode werden die niederwertigen Bits der Motorposition nicht berücksichtigt.

Konfiguration der Ethernet-Schnittstelle

Module mit 10/100 Mbit Ethernet-Interface können direkt an einem PC oder an einem Netzwerk-LAN angeschlossen werden. Für die Konfiguration stehen folgende zwei Möglichkeiten zur Auswahl:

1. Über das DELIB Configuration Utility

Diese ermöglicht eine einfache Konfiguration des Produkts. Hierbei können die Grundwerte verändert werden

2. Über den internen Web-Server des Moduls

Diese ermöglicht eine genauere Konfiguration des Ethernet Produkts. Erweiterte Funktionen sind nur im Web-Server vorhanden

Konfiguration über das DELIB Configuration Utility

Wenn die Standard-IP-Adresse des Moduls nicht aus dem Adressbereich des Netzwerks stammt, dann ist das Modul vorerst nicht über TCP/IP erreichbar. Erreichbarkeitsprobleme treten auch auf, wenn diese IP-Adresse bereits belegt ist. Anhand des sehr einfach zu bedienenden Utilities können die IP-Adresse und die Netzmaske des Ethernet-Moduls dennoch konfiguriert werden. Alternativ kann das Modul auch direkt am PC angeschlossen werden um auf direktem Wege die IP-Adresse und die Netzmaske einzustellen. Nachdem die Erreichbarkeit gegeben ist, erfolgt die weitere Konfiguration bequem über ein Browser auf dem integrierten Web-Server des Ethernet-Moduls.

Konfiguration über den internen Web-Server des Moduls

Das Ethernet-Modul hat einen eigenen Web-Server über dem die Konfiguration vorgenommen werden kann. Zwar lässt sich hierüber auch die IP-Adresse und die Netzmaske des Moduls verändern, jedoch auch mehr, als über die DELIB Configuration Utility.

Ethernet-Interface
Versorgungsspannung	7V bis 24V DC (über zweipolige steckbare Schraubklemme)
Interface	10/100 Mbit Ethernet Konfiguration über Web-Interface (IP-Adr., Netzmaske ...) Je eine LED für interne 3,3V und 5V Versorgungsspannung
API-Bibliothek	Einfache einzubindende C-Bibliothek für den Zugriff der Ein- bzw. Ausgänge
Kontroll-LEDs	Ethernet-Aktivität ERROR Eingangszustandsänderung (nur bei digitalen Eingängen) Timout Abschaltung (nur für Ausgänge) Zugriff auf I/O Modul

Schrittmotoren-Modul
Interface	Mikroschrittmotorsteuerung für 2 Phasen bipolare Schrittmotoren Übertemperaturabschaltung Phasenstrombegrenzung PWM-geregelte Phasenstromeinstellung
Pinbelegung 10 pol Steckverbinder (je Motor)	Motorspannungsversorgung (12-40V) GND Phase1 plus Phase1 Minus Phase2 plus Phase2 Minus Endschalter 1 Endschalter 2 Referenzschalter 1 Referenzschalter 2
Eingänge	2 Endschalter 2 Referenzschalter
Ausgänge	Phasenstrom: 1,5A Phasenstrom digital einstellbar bis 1,5A mit 1 mA Auflösung, somit lassen sich auch Motoren mit geringeren Leistungen betreiben Schrittbetrieb: Voll, Halb, Viertel, Achtel und Sechszehntel Schrittbetrieb

Generelles
Betriebstemperatur	+10°C...+50°C
Abmessungen	126 mm x 126 mm x 31 mm (LxBxH)

Funktionsweise des Produktes

Ansteuerung der Ethernet-Module

Unsere Ethernet-Module können über zwei Wege angesteuert werden.

1. Über unsere mitgelieferte Windows Treiberbibliothek DELIB

Diese ermöglicht ein direktes Ansprechen der Produkte. Um das TCP-I/P Protokoll müssen Sie sich nicht kümmern. Das übernimmt unsere Treiberbibliothek für Sie !

2. Sie programmieren die Ansteuerung selber

Das entsprechende Protokoll steht im Bereich Download bereit. So können unsere Produkte von kleinen Linux-Rechnern bis hin zu Laborplätzen angeschlossen werden, die über ein Ethernet Interface verfügen.

Ansteuerung über unsere DELIB Treiberbibliothek unter Windows

Die umfangreiche und dennoch sehr einfach zu bedienende Library ist für nahezu jede Programmiersprachen geeignet. Über eine mitgelieferte DLL kann jede Funktion angesprochen werden. Fertige Beispiele im Quelltext für Programmiersprachen C, Delphi oder Visual Basic finden Sie im Download Bereich.

Beispiel für das Ansprechen unserer Produkte in "C"

Mit dem folgenden Beispiel zeigen wir Ihnen in "C", wie mit einfachen Mitteln innerhalb kürzester Zeit auf die Eingänge unserer Module zugegriffen werden kann.

1. Schritt: Öffnen des gewünschten Moduls

handle = DapiOpenModule(RO_ETH,0); // Ethernet-Modul öffnen

2. Schritt: Lesen von 16 digitalen Eingängen

data = DapiDIGet16(handle, 0); // Read the first 16 digital inputs

3. Schritt: Modul wieder schließen

DapiCloseModule(handle); // Close the module

Die Funktion "DapiOpenModule" dient zum Öffnen eines speziellen Moduls. Welches Modul geöffnet werden soll, das bestimmen die beiden übergebenen Parameter. Der erste Parameter bezeichnet die "Modul-ID. Durch die eingebundene "DELIB.H" kann der Parameter einfach mit "RO_ETH" angegeben werden. So wird der Treiberbibliothek mitgeteilt, dass ein RO-Modul mit Ethernet-Schnittstelle angesprochen werden soll.

Der zweite Parameter bestimmt die Modul-Nummer. Ist nur ein Modul am PC angeschlossen, dann wird einfach die "0" angegeben. Sind mehrere Module angeschlossen muss die entsprechende Nummer des Moduls angegeben werden. Die Verweise auf die entsprechende IP-Adresse des Moduls werden mit dem "DELIB-Konfigurations Utility" konfiguriert.

Testprogramm mit Beispiel für digitale Eingänge

Mit Hilfe dieses Programms können Sie auf sehr einfache Weise Funktionstests durchführen. Das Digital Input/Output Sample Testprogramm ist leicht bedienbar und unterstützt jedes unserer Steuer-/Regelungstechnik-Module. In dem obigen Beispiel wird der Test des RO-USB-O32 Eingabemoduls dargestellt.

Ansteuerung über unser offengelegtes Ethernet Protokoll

Bei Bedarf können Sie Ihre eigene Ansteuerung selber programmieren. Das Protokoll hierfür, welches die Kommunikation über TCP-IP beschreibt, ist offengelegt. Die Ansteuerung erfolgt registerbasiert. Hierfür wurde ein offenes Kommunikations-Protokoll erstellt, anhand dessen die Register des Moduls angesprochen werden und somit Lese- oder Schreibbefehle ausgeführt werden. Das Handbuch Ethernet Übertragungsprotokoll beschreibt die Sende- und Empfangsrahmen um mit unseren Ethernet-Modulen zu kommunizieren.

Übersicht über die zur Verfügung
stehenden DELIB-Befehle

Steckverbindung

Schraubenloses Stecksystem

Die Ein- bzw. Ausgangsverbinder sind mit praktischen, schraublosen Steckklemmleisten versehen. Eine Auswurfmechanik erleichtert das Abnehmen der kompletten Anschlussklemme und ermöglicht somit einen schnellen Modultausch ohne zusätzliches Werkzeug. Der Leitungsanschluss an der Anschlussklemme erfolgt mit einem im Lieferumfang enthaltenen Steckstift (siehe Bild1).

Bild1:

Anschlussbeispiel an ein RO-Modul

		RO-MODUL
		Schritt 1: Um die Klemmkontakte für den Leitungsanschluss an den Steckverbindern zu öffnen, wird der Steckstift kräftig von oben, in die seitliche schmale Öffnung gedrückt.
		Schritt 2: Wenn man in die Kontaktöffnung schaut, lässt sich erkennen, dass sich die Metallklemmen geöffnet haben. Die Anschlussleitung sollte am Ende 5-7mm abisoliert sein und muss jetzt so tief wie möglich in den geöffneten Kontakt gesteckt werden.
		Schritt 3: Anschließend wird der Steckstift wieder herausgezogen. Die Klemme ist nun wieder geschlossen.
		Schritt 4: Bei korrektem Anschluss, lässt sich die Leitung jetzt von Hand nicht mehr ohne weiteres herausziehen.

Bedienungsanleitungen

Treiber / Programme

Downloads

Beispielsoftware