DSM8010硬件参考Hardware.doc

DSM伺服控制器系列 DSMS8010硬件参考

目 录

1．DSM8010位置控制单元 2
2．简要概述 3
3、安全提示： 4
4、性能参数 5
4．1 电气技术参数 5
4．2 输入信号 5
4．3 输出 6
4．4 输出电压 6
4．5 通讯接口 6
4．6 LED指示灯 6
4．7 环境温度/湿度范围 6
4．9 机械参数 7
5. 连接器定义说明 7
5．1 电源提供Motor & Supply – J2 Connector 8
5．2 信号连接器定义Analog & 5 V Digital I/O – J9 Connector 10
5．2. 1 数字输入端口1 Digital input 1 “General Purpose” 12
5．2. 2 数字输入端口IN*2 Digital input 2 “General Purpose” 13
5．2. 3 数字输入端口IN*4 Digital input 4 “Home Switch” 14
5．2. 4模拟量输入接口定义 Analogue input 1 17
5．2. 5模拟量输入接口定义 Analogue input 2 18
5．2. 6数字量输出接口定义 18
5．2. 7辅助电压输出接口定义 19
5．2. 8 数字量输出口光耦供电输入定义 20
5．2. 9增量式编码器信号输出 21
5．3 光电编码器和霍尔信号连接器定义 J13A Feedback connector 22
5．3．1增量式光电编码器差分信号的连接 23
5．3．2霍尔差分信号的连接 24
5．4 RS232通讯接口 Serial – J4 Connector 25
5．5 CAN 连接 J10/J11 CAN Connectors 27
5．6 CAN接点地址设定拨码开关 28
5．7 CAN接点终端设置 29
6．LED指示灯 30
7． 机械尺寸： 31

1．DSM8010位置控制单元
DSM8010是一款模块化结构的数字位置控制器。适合带有编码器、霍尔信号的永磁无刷电机（BH）和直流有刷电机（DC），输出功率80-700W。
DSM8010位置控制单元使用最新技术。数字控制，速度和电流-力矩控制。正旋波换向实现BH无刷电机的高同步性能。
多种运行模式在自动化技术和机电产品驱动系统领域提供了多种灵活应用。
点到点
在“CANopen曲线位置模式”下，能实现电机轴从A点运动到B点，定位可以是与零点有关的绝对式，也可以是和当前位置有关的相对式。
预测位置控制（前反馈）
结合反馈控制和预测控制检测能实现理想的控制模式。前馈控制减少了控制误差，DSM8010支持加速度和速度前馈控制。
速度控制
在“CANopen曲线速度模式”下，电机以设定的速度运行，电机轴能保持恒定速度直到设定新的速度值。
力矩控制
在“力矩模式”下，电机轴上可以得到恒定的转矩输出，使用正弦波曲线换向可以得到最小的转矩波动。
回原点
“CANopen回原点模式”是一种特殊的定位方式,有超过30种的方式找到原点位置。
电子齿轮
在“主编码器模式”下，电机跟随一个外接的编码器信号运动，可以通过软件设定齿轮传动比。通过这种方式可以方便的实现两个电机的同步。
脉冲/方向
在“脉冲/方向模式”下，电机运动受数字信号驱动，这种方式能代替步进电机。可以使用脉冲和方向发生器控制DSM8010，而不使用CAN总线。
捕抓输入(位置记录)
当检测到某个位置或输入点的下降沿时，DSM8010数字输入端口可以通过配置用于保存当前位置。

2．简要概述
硬件参考手册从性能参数、连接设备、规格、管脚分布和配线举例等方面详细介绍了DSM8010位置控制器的硬件设备。
DSM8010 是一款体积小、全数字的运动控制器。效率高，可以与装有增量式光电编码器和霍尔传感器的无刷电机适配。通过空间矢量计算法使电流以正弦方式换相，因而驱动无刷电机转矩纹波小、低噪音低。采用电流、速度、位置等闭环工作方式，能够很方便的适应多种复杂位置控制方面的应用。
可以与装有增量式光电编码器的直流有刷电机适配。
可以与装有增量式光电编码器和霍尔传感器的无刷电机适配。
在CANopen网络中，DSM8010 运动控制模块属于从属节点模块可以通过CAN端口进行组网通讯。另外，也可以通过RS232端口进行通讯操作DSM8010 运动控制模块。

3、安全提示：

技术性

设备安装和开启必须由技术娴熟的有经验者操作。

无负载性

电机的初次运作必须是无负载运行操作。

附加安全设备

理论上讲，电子设备都是不安全的。因此机器设备要装有安全装备。如果设备故障、运行出错、控制单元故障、线缆断掉……必须确保设备运行在安全模式下。

维修

由生产商负责维修。用户自行打开或维修会出现危险。

危险

安装DSM8010时不要通电。接通电源后，不要触摸任何运行的部件。

最大电压

确保电压在+24到+80伏之间。超过+90伏或错误操作会损坏。

防静电（ESD）措施

4、性能参数
4．1 电气技术参数
电源VCC（纹波10%）-----------------------------------24—80 VDC
最大输出电压 --------------------------------------------- 0．9* VCC
最大输出电流Imax（<1 sec）---------------------------- 25 A
持续输出电流Icont ----------------------------------------- 10 A
开关频率 --------------------------------------------------- 50 KHz
最大效率 --------------------------------------------------- 93 %
PI电流环控制采样频率 --------------------------------- 50 KHz
PI速度环控制采样频率 --------------------------------- 1 KHz
PID位置环控制采样频率 ------------------------------- 1 KHz
最大转速（两极电机）----------------------------------- 25000rpm

4．2 输入信号
霍尔信号 ---------------------------霍尔H1、霍尔H2、霍尔H3
（集电极开路输出的双稳态触发）或差分信号
编码器信号 -------------A，A\ ,B，B\ ,C，C\ ,（MAX 1 MHz）
内部线接受器EIA标准RS—422
或集电极开路输出的双稳态触发信号
数字输入端口1（通用端口）--------光耦隔离+3.3--12 V（Ri =330Ω）
数字输入端口2 （通用端口）--------光耦隔离+3.3--12 V（Ri =330Ω）
数字输入端口3 （通用端口）--------光耦隔离+3.3--12 V（Ri =330Ω）
数字输入端口4（Home Switch）--------光耦隔离+3.3--12 V（Ri =330Ω）
数字输入端口5（Positive Limit Switch）---光耦隔离+3.3--12 V（Ri =330Ω）
数字输入端口6（Negative Limit Switch）---光耦隔离+3.3--12 V（Ri =330Ω）
模拟输出端口1 --10—bit分辨率 ---- 0-- +5 V（差分输入）
模拟输出端口2 --10—bit分辨率 ---- 0-- +5 V（差分输入）

CAN—ID（CAN NODE地址1--127）----通过1—7位DIP开关来设定
4．3 输出
数字输出端口1（通用端口） ----悬空---max 24 V（IL<40mA）
数字输出端口2（通用端口） ----悬空---max 24 V（IL<40mA）
数字输出端口3（通用端口） ----悬空---max 24 V（IL<40mA）
数字输出端口4（通用端口） ----悬空---max 24 V（IL<40mA）

4．4 输出电压

编码器电压输出 ------------------------------- +5 VDC，max 100 mA
霍尔传感器电压输出 ------------------------- +5 VDC，max 30 mA
辅助电压输出 ---------------------------------- +5 VDC，max 200 mA

4．5 通讯接口

RS—232 ------- RXD；TXD ------（max 115,200bit/s）
CAN（1）---- CAN CAN_H（high）CAN_（low）--（max 1 Mbit/s）
CAN（2）---- CAN CAN_H（high）CAN_（low）--（max 1 Mbit/s）

4．6 LED指示灯
二种颜色显示-----------------------------------绿色Enable/红色Fault

4．7 环境温度/湿度范围

工作温度 --------------------------------------------------- -10—+45 ℃
存储温度 --------------------------------------------------- -40 +85 ℃
无凝露 --------------------------------------------------- 20—80 %

4．9 机械参数

质量 -------------------------------------------------------------- 约300 g
尺寸 （L*W*H）------------------------------------- 148 *90 *27 mm
安装法兰 -------------------------------------------- M3螺纹的安装法兰

5. 连接器定义说明

5．1 电源提供Motor & Supply – J2 Connector
1
连接器类型

输入电压Vcc 在+24— +80 V之间，纹波<10 %，输出电流取决于负载（最大持续电流为10A，最大舜时电流为25A）

需求电压可以根据下面的公式计算：

已知：
工作转矩MB [mNm]
工作转速nB[min-1]
额定电压UN[Volt]
空载转速n0[min-1]
速度/扭矩系数△n/△M[min-1·mNm-1]

未知：
电压Vcc

解得：

电源输出电压是根据90%的PWM周期和功率驱动部分1V的电压降计算出来

注意:
制动时电源必须能够承受足够的反馈电能。使用稳压电源时，控制器DSM8010对制动过流将不起保护作用。

内部结构：

Motor & Supply – J2 Connector

Pin No.
Name
功能描述
1
MOT3 C
连接3相无刷电机的C相
2
MOT2 B
连接3相无刷电机的B相/直流有刷DC Motor -
3
MOT1 A
连接3相无刷电机的A相/直流有刷DC Motor +
4
Earth
电缆屏蔽地线接入
5
+V24-80V
电机驱动、逻辑控制用直流电源: 24 to 80 VDC for DSM8010
6
GND
电机驱动、逻辑控制用直流电源输入公共地

5．2 信号连接器定义Analog & 5 V Digital I/O – J9 Connector

连接器类型
26
19
18
10
1
9
26pin D-SUB female connector

信号连接器包括复合I/O调节端口如：“Positive and Negative Limit Switches”、“Home Switch”、“Enable”。和模拟量输入接口。

Pin No.
NAME
功能描述
1
GND
内部逻辑电源地
2
AN IN1+
模拟量1通道差分输入+
3
AN IN1-
模拟量1通道差分输入-
4
ENB-
电机编码器B通道差分输出-
5
ENB+
电机编码器B通道差分输出+
6
ENA-
电机编码器A通道差分输出-
7
ENA+
电机编码器A通道差分输出+
8
ENZ-
电机编码器Z通道差分输出-
9
ENZ+
电机编码器Z通道差分输出+
10
+5V
内部+5V电源输出，与逻辑电源共地
11
AN IN2-
模拟量2通道差分输入-
12
AN IN2+
模拟量2通道差分输入+
13
IN#5/LSP
数字量输入5 “Positive Limit Switch”
14
IN#6/LSN
数字量输入6 “Negative Limit Switch”
15
IN#4/Home
数字量输入#4“Home”
16
IN#1/EN
数字量输入#1“Enable”
17
IN#3/pul +
数字量输入3，脉冲(Pulse)信号输入极性+
18
IN#2/dir +
数字量输入2，方向信号输入极性+
19
+V Opto IN
外部为光耦提供电源输入5-24VDC
20
OUT1/RD
数字量输出1、READY信号
21
OUT2
数字量输出2
22
OUT3
数字量输出3
23
OUT4
数字量输出4
24
IN#3/pul-
数字量输入3，脉冲(Pulse)信号输入极性-
25
IN#2/dir-
数字量输入2，方向信号输入极性-
26
PLC_0V
外部为光耦提供电源输入地（入公共端）

5．2. 1 数字输入端口1 Digital input 1 “General Purpose”
IN*1/Ena是光耦隔离的数字输入端口，软件默认定义为通用输入端口。
可以通过软件进行设置作为Enable使能信号使用。

连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[16]
输入电压 ----------------------------------- -12 ...+ 12 VDC
最大输入电压 ------------------------------- -15 ... +15 VDC

输入电阻值330欧姆
逻辑 1 输入电流典型值为15 mA @ 5 VDC
开关延时< 300μs @ 5 VDC

5．2. 2 数字输入端口IN*2 Digital input 2 “General Purpose”
数字输入端口IN*3 Digital input 3 “General Purpose”
IN*2、IN*3是光耦隔离的数字输入端口，软件默认定义为通用输入端口。
可以通过软件进行设置作为脉冲方向（Pulse、Dir）信号使用时的输入。
IN*2 /Dir+连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[18]
IN*2 /Dir-连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[25]
IN*3 /Pul+连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[17]
IN*3 /Pul-连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[24]
输入电压 -----------------------------------0 ... 7 VDC
逻辑 0 ---------------------------------------典型值< 1.7 VDC
逻辑 1 ---------------------------------------典型值> 3.0 VDC

输入电阻值330欧姆
逻辑 1 输入电流典型值为15 mA @ 5 VDC
开关延时< 300μs @ 5 VDC

5．2. 3 数字输入端口IN*4 Digital input 4 “Home Switch”
数字输入端口IN*5 Digital input 5 “Positive Limit Switch”
数字输入端口IN*6 Digital input 6 “Negative Limit Switch”
IN*4、IN*5、IN*6是光耦隔离的数字输入端口，软件默认为通用输入端口。
可以通过软件进行设置IN*4、IN*5、IN*6作为“原点”、“右限位”、“左限位”信号使用时的输入。
IN*4 连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[15]
IN*5 连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[13]
IN*6 连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[14]
输入电压 ----------------------------------- -12 ...+ 12 VDC
最大输入电压 ------------------------------- -15 ... +15 VDC

输入电阻值330欧姆
逻辑 1 输入电流典型值为15 mA @ 5 VDC
开关延时< 300μs @ 5 VDC

数字输入端口IN*1、IN*4、IN*5、IN*6控制连接样例：

数字输入端口IN*1、IN*4、IN*5、IN*6使用的光耦允许的最大电流是40（mA），当输入+12V---24VDC控制信号和位置控制器相连接时，一定要安装限流电阻。使通过位置控制器内部的光耦的电流不能超过允许的最大值。

注意：
使用PNP控制信号+12V---24VDC时串联1K-2K的电阻
使用NPN控制信号+12V---24VDC时上拉1K-2K的电阻
使用开关控制信号+12V---24VDC时串联1K-2K的电阻

数字输入端口IN*2、IN*3控制连接样例：

数字输入端口IN*2、IN*3使用的光耦允许的最大电流是20（mA），当输入+12V---24VDC控制信号和位置控制器相连接时，一定要安装限流电阻。使通过位置控制器内部的光耦的电流不能超过允许的最大值。

注意：
使用PNP控制信号+12V---24VDC时串联1K-2K的电阻
使用NPN控制信号+12V---24VDC时上拉1K-2K的电阻
使用开关控制信号+12V---24VDC时串联1K-2K的电阻
使用差分信号控制IN*2、IN*3按照下面的方式连接：

5．2. 4模拟量输入接口定义 Analogue input 1
模拟量输入接口Analogue input 1可以通过软件进行设置。
An IN1-连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[3]
An IN1+连接器序号和管脚序号 ----------------- J9 连接器 PIN[2]
输入电压范围 -------------------- 0 ... 5 VDC
最大输入电压 --------------------- -30 ... +30 VDC
输入电阻 -------------------------
A/D 转换器 --------------------------- 10-bit
A/D转换精度 ------------------------------ 0.005 V
输入频率带宽 ----------------------------- 2KHz

5．2. 5模拟量输入接口定义 Analogue input 2
模拟量输入接口Analogue input 2可以通过软件进行设置。
An IN1-连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[11]
An IN1+连接器序号和管脚序号 ----------------- J9 连接器 PIN[12]
输入电压范围 -------------------- 0 ... 5 VDC
最大输入电压 --------------------- -30 ... +30 VDC
输入电阻 -------------------------
A/D 转换器 --------------------------- 10-bit
A/D转换精度 ------------------------------ 0.005 V
输入频率带宽 ----------------------------- 2KHz

5．2. 6数字量输出接口定义
数字量输出使用光耦隔离输出，可以有配置软件进行设置。
Digital output 1 连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[20]
Digital output 2 连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[21]
Digital output 3 连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[22]
Digital output 4 连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[23]
输出类型光耦隔离
集电极开路输出
输出电压 Uout ≥ + V Opto IN – 3V
最大输出负载电流 Iload ≤ 40 mA
漏电流 Ileak ≤ 20 µA
开关延时 < 100 µs @ 5 VDC

5．2. 7辅助电压输出接口定义
内部提供+5V、300mA的辅助电源输出。
+5V连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[10]
GND连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[1]

5．2. 8 数字量输出口光耦供电输入定义
+V Opto IN是外部为光耦提供电压输入端，经二极管连接光耦集电极。最大电压不能超过80V，最小电流不能小于200mA。
+V Opto IN 连接器序号和管脚序号 ------------------ J9 连接器 PIN[19]

5．2. 9增量式编码器信号输出
增量式光电编码器信号差分输出。

5．3 光电编码器和霍尔信号连接器定义 J13A Feedback connector
连接器类型

15pin D_SUB female connector
序号
名称
类型
功能描述
1
A1+
输入
编码器差分信号输入Positive A1+
单端信号输入A1+
2
B1+
输入
编码器差分信号输入Positive B1+
单端信号输入B1+
3
+5V
输出
驱动器内部+5V输出为编码器和霍尔供电
4
H3+
输入
霍尔差分信号输入Positive H3+
霍尔单端信号输入H3+
5
H1+
输入
霍尔差分信号输入Positive H1+
霍尔单端信号输入H1+
6
Therm
输入
电机温度传感器模拟量信号输入
7
Z1+
输入
编码器差分信号输入Positive Z1+
单端信号输入Z1+
8
Z1-
输入
编码器差分信号输入Negative Z1-
9
H2+
输入
霍尔差分信号输入Positive H2+
霍尔单端信号输入H2+
10
H2-
输入
霍尔差分信号输入Negative H2-
11
A1-
输入
编码器差分信号输入Negative A1-
12
B1-
输入
编码器差分信号输入Negative B1-
13
GND
输入
编码器和霍尔信号电源地
14
H3-
输入
霍尔差分信号输入Negative H3-
15
H1-
输入
霍尔差分信号输入Negative H1-
外壳

屏蔽地

5．3．1增量式光电编码器差分信号的连接

强烈推荐使用内置3通道A、B、Z并输出差分信号的增量式光电编码器。缺省模式为标准500cpr的编码盘 ，使用其他编码器则需要软件配置。
供电电压 ------------------------------------ +5 VDC
供电电流 ------------------------------------ 100 mA
差分输入电压 --------------------------- ± 200 mV
线性差分接收器 (内部) --------------------------- EIA standard RS-422
最大输入频率 --------------------------- 1 MHz

5．3．2霍尔差分信号的连接
霍尔传感器用来定位无刷电机的转轴的位置。
霍尔传感器IC`s适用于集电极开路输出的双稳态触发。

5．4 RS232通讯接口 Serial – J4 Connector
连接器类型

9pin D_SUB female connector
最大输入电压 ------------------------------- 30 V
输出电压 ------------------------------------- 典型 ± 9 V ＠ 3K接地
最大波特率 -----------------------------------------115200 bit/s
内置RS232驱动/接收器 -------------------------- EIA标准RS232
注意：
l 请查看PC端口的最大波特率
l 标准的波特率设定为38400

5．5 CAN 连接 J10/J11 CAN Connectors

标准类型： 高速CAN ISO 11898 compatible
最大波特率： 1 MBit/s
最大连接接点： 127
CAN通讯规范： CANopen DS-301 V4.02
CAN地址设定： 使用拨码开关设置

注意：
l 请确认CAN主站端口的最大波特率
l 标准的波特率出厂设定为1 MBit/s

Pin No.
Signal
Description
1
CAN GND
CAN Ground
2
CAN_H
CAN high bus line
3

4
CAN_L
CAN low bus line

5．6 CAN接点地址设定拨码开关
通过拨码开关设定所有地址1-127的二进制编码。

所有设置在“ON”位置的开关代表的数字加在一起，就是CAN接点的地址。

如下面示例：

注意：
l 如果拨码开关都在0位置，CAN接点的地址也可以由软件设定。
l 第8位拨码开关在CAN接点地址设定中不起作用。

5．7 CAN接点终端设置
CAN接点终端设置必须设置，位于终端的接点必须匹配120欧姆的电阻。

使用拨码开关第8位(CAN_T)，就可以配置终端接点的总线电阻处于“ON”和“OFF”状态

位于CANOPEN终端的接点，使用DSM3610设置开关设置120欧姆终端匹配电阻。按照下面的方法设置：

6．LED指示灯

有2个发光二极管LED指示灯，用来指示位置控制器状态。绿色指示灯表示位置控制器处于可操作状态，红色指示灯指示位置控制器处于故障状态。

7． 机械尺寸：

第 28 页 共 28 页 2007年版本