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本文以正运动技术具备专用手轮接口的运动控制器ZMC408CE为例，介绍手轮、手轮的作用及原理、控制器手轮接口接线以及手轮程序配置。
01手轮作用及原理
手轮也称手摇脉冲发生器，主要用于数控机床、立体加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心等数控设备。当手轮旋转时，编码器产生与手轮运动相对应的信号，通过数控系统选定座标并对座标进行定位。手动脉冲发生器它中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，摇动手轮后，由光电发射和接收器件读取，获得2组正弦波信号HA、HB，每个正弦波相差90度相位差。由于HA、HB两信号相差90度，可通过A相在前还是B相在前，给出正转脉冲或反转脉冲去控制伺服电机正转或反转。
02手轮介绍
1.通过手轮上的“轴选择旋钮”选择需要移动的坐标轴；
2.通过“倍率选择旋钮”选择合适的移动倍（×1/×10/×100）；
3.旋转“手轮摇柄”移动坐标轴。顺时针旋转为正向移动，逆时针旋转为负向移动，旋转速度快慢可以控制坐标轴的运动速度；
4.按钮“急停”，紧急停止手轮运动；
5.控制器手轮接口为双排标准DB15母头，需要手轮接头为双排标准DB15公头。
手轮接口图示
03控制器手轮接口接线
1.硬件介绍
案例采用ZMC408CE运动控制器，具备专用的手轮接口。
ZMC408CE是正运动技术推出的一款高性能EtherCAT总线运动控制器，核心技术采用了先进的FPGA技术，实现硬件位置比较输出、精准输出功能，保证连续轨迹加工的出色性能和稳定性，以及动态数据捕获的实时性，从而实现更加精准控制和提高生产效率和品质。
ZMC408CE支持EtherCAT总线轴 + 脉冲轴混合插补，可脱机或联机运行，可控电机轴数8轴，特殊型号提供16或32轴可选，支持ZDevelop + 多种高级上位机混合编程，可以实现点位运动、电子凸轮、直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工和30+种机器人模型的控制。ZMC408CE产品亮点1.高性能处理器，提升运算速度、响应时间和扫描周期等；
2.一维/二维/三维、多通道视觉飞拍，高速高精；
3.位置同步输出PSO，连续轨迹加工中对精密点胶胶量控制和激光能量控制等；
4.多轴同步控制，多坐标系独立控制等；
5.EtherCAT同步周期可快至125us；
6.EtherCAT总线和脉冲轴混合插补；
7.直线插补、任意空间圆弧插补、螺旋插补、样条插补等；
8.应用灵活，可PC上位机开发，也可脱机独立运行；
video: https://mp.weixin.qq.com/mp/readtemplate?t=pages/video_player_tmpl&action=mpvideo&auto=0&vid=wxv_2852688440973623297
ZMC408CE视频介绍
2.控制器手轮接口MPG定义
接口
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引脚号
|
信号
|
说明
|
|
1
|
H-5V
|
5V电源输出正极，专为手轮供电
|
2
|
HA-
|
编码器A相信号(IN40)
|
3
|
HB-
|
编码器B相信号(IN41)
|
4
|
HEMGN
|
紧急停止信号(IN51)
|
5
|
NC
|
悬空
|
6
|
HX1
|
选择X1倍率(IN42)
|
7
|
HX10
|
选择X10倍率(IN43)
|
8
|
HX100
|
选择X100倍率(IN44)
|
9
|
HSU
|
轴选3(IN48)
|
10
|
HSV
|
轴选4(IN49)
|
11
|
EGND
|
5V电源输出负极，信号公共端
|
12
|
HSW
|
轴选5(IN50)
|
13
|
HSZ
|
轴选2(IN47)
|
14
|
HSY
|
轴选1(IN46)
|
15
|
HSX
|
轴选0(IN45)
|
注意：
1.5V电源输出仅为手轮供电，切勿为其他设备供电。
2.该接口中的所有信号均为数字输入信号，编号为IN（40-51）。
|
3.手轮接线参考
4.注意事项手轮编码器轴接口接线原理如上图所示，手轮厂家的设计多种多样，请先查看手轮内部的设计图后与运动控制器确认正确后谨慎接线；请使用双绞屏蔽线，尤其是环境恶劣的场合，务必使屏蔽层充分接地。
04程序配置
1.参考以上手轮接线示意图正确连接手轮和控制器；
2.上电后请选EtherNET、RS232、RS485任一种接口连接ZDevelop；
3.配置轴号：该控制器手轮接口无可用默认AXIS轴号（映射需避开脉冲轴号），必须进行重映射，操作步骤如下：BASE(目标轴号) '重映射的轴号ATYPE(目标轴号)=0 '轴类型设为0BASE(8) '手轮接口初始轴号8（无效的）ATYPE(8)=0 '手轮接口初始轴类型设为0AXIS_ADDRESS (目标轴号)= (-1<<16)+8 '将初始轴号8绑定到目标轴号ATYPE(目标轴号)=3 '设置手脉轴轴类型为正交编码器类型4.配置IO：根据需要赋予轴选（HSX，HSY，HSZ，HSU）和倍率（HX1，HX10，HX100）以及紧急停止（HEMGN）功能；这些信号本质为数字输入信号，有固定的编号（参见上节），但无固定的功能，需要ZDevelop开发；其名称为推荐配置的功能，轴选即为CONNECT同步运动的被连接轴，倍率即CONNECT比率。5.完成以上配置即可开始使用手轮。
程序示例如下，运行下方程序后，便可实现手轮的控制。
'不同控制器型号，手轮轴号，倍率和轴选择IN编号不一样，参考控制器使用手册，本例程使用控制器型号为ZMC408CE'不同手轮控制轴数不一样，本例程控制轴数为6个
'轴号设置globalconst axis_X = 0 'X轴globalconst axis_Y = 1 'Y轴globalconst axis_Z = 2 'Z轴globalconst axis_U = 3 'U轴globalconst axis_V = 4 'V轴globalconst axis_W = 5 'W轴globalconst def_R = 8 '手轮默认轴号globalconst axis_R = 10 '手轮重新映射轴号
'倍率IN编号设置constio_Handlow = 42 '1倍率constio_Handmid = 43 '10倍率constio_Handhigh = 44 '100倍率
'轴选择IN编号设置 constio_HandX = 45 '手轮X轴constio_HandY = 46 '手轮Y轴constio_HandZ = 47 '手轮Z轴constio_HandU = 48 '手轮U轴constio_HandV = 49 '手轮V轴constio_HandW = 50 '手轮W轴
'紧急停止信号IN编号设置constio_HandEMGN = 51 '急停global dim conflag '手轮连接轴标记conflag = -1ATYPE(def_R) = 0 '还原轴 8 轴类型ATYPE(axis_R) = 0 '还原轴 10 轴类型AXIS_ADDRESS(axis_R) = (-1<<16)+ def_R '将 MPG 手脉轴地址映射到轴 10ATYPE(axis_R) = 3 '设置手脉轴轴类型为正交编码器类型UNITS(axis_R) = 1 '设置手脉轴脉冲当量脉冲为单位While 1 if in(io_handX) = on then if in(io_handlow) = on thenconnect(1,axis_R) axis(axis_X) '链接到轴X, 倍率 1elseifin(io_handmid) = on thenconnect(10,axis_R) axis(axis_X) '链接到轴X, 倍率 10elseifin(io_handhigh) = on thenconnect(100,axis_R) axis(axis_X) '链接到轴X, 倍率 100endifconflag = axis_Xelseifin(io_handY) = on then if in(io_handlow) = on thenconnect(1,axis_R) axis(axis_Y) elseifin(io_handmid) = on thenconnect(10,axis_R) axis(axis_Y) elseifin(io_handhigh) = on thenconnect(100,axis_R) axis(axis_Y) endifconflag = axis_Yelseifin(io_handZ) = on then if in(io_handlow) = on thenconnect(1,axis_R) axis(axis_Z)elseifin(io_handmid) = on thenconnect(10,axis_R) axis(axis_Z) elseifin(io_handhigh) = on thenconnect(100,axis_R) axis(axis_Z) endifconflag = axis_Zelseifin(io_handU) = on then if in(io_handlow) = on thenconnect(1,axis_R) axis(axis_U)elseifin(io_handmid) = on thenconnect(10,axis_R) axis(axis_U) elseifin(io_handhigh) = on thenconnect(100,axis_R) axis(axis_U) endifconflag = axis_Uelseifin(io_handV) = on then if in(io_handlow) = on thenconnect(1,axis_R) axis(axis_V)elseifin(io_handmid) = on thenconnect(10,axis_R) axis(axis_V) elseifin(io_handhigh) = on thenconnect(100,axis_R) axis(axis_V) endifconflag = axis_Velseifin(io_handW) = on then if in(io_handlow) = on thenconnect(1,axis_R) axis(axis_W)elseifin(io_handmid) = on thenconnect(10,axis_R) axis(axis_W) elseifin(io_handhigh) = on thenconnect(100,axis_R) axis(axis_W) endifconflag = axis_Welseifconflag <> -1 then '取消连接cancel(2)axis(conflag)conflag = -1elseifin(io_HandEMGN) = off then RAPIDSTOP(2)endifWend
本次，正运动技术EtherCAT运动控制器在数控加工手轮随动中的应用，就分享到这里。
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