leetro MPC07 Service Manual

MPC07SP 运动控制卡

操
作
手
册

（V2.0.0 版）

第 2.0 版·2006

第 1 次修订

MPC07 运动控制卡操作手册

版权申明

乐创自动化技术有限公司

保留所有权利

乐创自动化技术有限公司（以下简称乐创自动化公司）保留

在不事先通知的情况下，修改本手册中的产品和产品规格等文件

的权利。

乐创自动化公司不承担由于使用本手册或本产品不当，所造

成直接的、间接的、附带的或相应产生的损失或责任。

乐创自动化公司具有本产品及其软件的专利权、版权和其它

知识产权。未经授权，不得直接或间接地复制、制造、加工、使

用本产品及其相关部分。

I

MPC07 运动控制卡操作手册

前言

感谢购买 MPC07 运动控制器！MPC07 是从本公司研制的一款高性价比
通用控制器。本手册介绍了关于 MPC07 的硬件接口、使用方法及函数接口，
使用前请充分理解 MPC07 的使用功能。

安全警告

注意以下警告，以免伤害操作人员及其他人员，防止机器损坏。
下面的“危险”和“警告”符号是按照其事故危险的程度来标出的。

危 险

指示一个潜在的危险情况，如果不避免，将导致死亡
或严重伤害。

指示一个潜在的危险情况，如果不避免，将导致轻度
或中度伤害，或物质损坏。

警 告

下列符号指示哪些是禁止的，或哪些是必须遵守的。

这个符号表示禁止操作。

这个符号表示须注意的操作。

常规安全概要

请查看下列安全防范措施以避免受伤害并防止对本产品或任何与其相
连接的产品造成损伤。为避免潜在的危险，请仅按详细说明来使用本产品。

使用正确的电源线。请使用满足国家标准的电源线。

II

MPC07 运动控制卡操作手册

正确地连接和断开。先将控制卡输出连接至转接板，再将电机、驱动器

连接到转接板，最后开启电源。断开时先关闭外部电源，再断开电机、驱动
器与转接板的连接，最后断开控制卡与转接板的连接。

当有可疑的故障时不要进行操作。如果您怀疑本产品有损伤，请让有资
格的服务人员进行检查。

不要在的湿的/潮湿环境下操作。

不要在爆炸性的空气中操作。

保持产品表面清洁和干燥。

防止静电损伤。静电释放（ESD）可能会对运动控制卡及其附件中的元

件造成损伤。为了防止 ESD，请小心处理控制卡元件，不要触摸控制卡上

元器件。不要将控制卡放置在可能产生静电的表面。在防护静电的袋子或容
器内运输和储存控制卡。

关于保证

保修时间

在指定的地点购买的产品的保修期为 1 年。

保修范围

（1）如果在上述质保期内由于本公司责任发生了故障，本公司提供无
偿修理。

以下范围不在保修范围内：

 对于说明书及其它手册记录的不适当环境或不适当使用引起的故

障。

 用户的装置、控制软件等引起本产品意外故障。

 由客户对本产品的改造引起的故障。

 火灾、地震及其它自然灾害等外部主要原因引起的故障。

产品的应用范围

本产品设计制造用于普通工业应用，超出预料的用途并对人的生命或财

III

MPC07 运动控制卡操作手册

产造成重大的影响不在产品服务范围。

联系信息

通信地址：成都市高新区冯家湾科园南二路 1 号大一孵化园 8 栋 B 座

乐创自动化技术有限公司

公司网站：htttp://www.leetro.com

技术支持：

 Tel： [phone]
 FAX： [phone]

IV

MPC07 运动控制卡操作手册

目 录

1 概 述................................................................................1

1.1 MPC07 的软硬件简介 .............................................................................1

1.2 MPC07 的结构 .........................................................................................2

1.3 MPC07 的技术特性和使用范围 .............................................................2

1.4 MPC07 的运动控制功能 .........................................................................3

单轴运动控制

1.4.1

1.4.2

多轴独立运动控制
多轴插补运动控制

1.4.3

1.4.4

运动指令执行方式
其它能力

1.4.5

...................................................................................................3

...........................................................................................4

...........................................................................................4

...........................................................................................4

...........................................................................................................5

2 控制卡的安装......................................................................6

2.1 开箱检查..................................................................................................6

2.2 控制卡的外型结构..................................................................................6

2.3 硬件安装..................................................................................................9

2.4 软件安装................................................................................................10

软件使用要求

2.4.1

软件安装

2.4.2

.................................................................................................10

.........................................................................................................10

3 MPC07SP接口 ...................................................................14

3.1 信号接口定义........................................................................................14

3.1.1 P37-01

3.1.2 P37

3.1.3

转接板

通用

转接板

I/O

.................................................................................................15

......................................................................................................17

扩展板

-EA1616 .................................................................................18

3.2 接线方法................................................................................................19

控制信号输出连接方法

3.2.1

3.2.2

开关量输入的连接方法
开关量通用输出的连接方法

3.2.3

.................................................................................19

.................................................................................20

.........................................................................20

4 运动控制系统的开发........................................................22

4.1 开发WINDOWS下的运动控制系统 .......................................................22

开发

4.1.1

4.1.2

Visual Basic

用

Visual C++

控制程序

开发控制程序

.............................................................................22

..........................................................................23

5 函数描述............................................................................26

5.1 控制卡和轴设置函数............................................................................26

V

MPC07 运动控制卡操作手册

5.2 运动指令函数........................................................................................31

独立运动函数

5.2.1

5.2.2

插补运动函数

.................................................................................................31

.................................................................................................33

5.3 制动函数................................................................................................33

5.4 位置和状态设置函数............................................................................34

5.5 位置和状态查询函数............................................................................38

位置查询函数

5.5.1

5.5.2

状态查询函数

.................................................................................................38

.................................................................................................39

5.6 I/O口操作函数 .......................................................................................41

5.7 其它函数................................................................................................43

6 常见问题及解决方法........................................................46

6.1 基本功能及实现方法............................................................................46

函数库初始化

6.1.1

6.1.2

简单的定位运动
简单的连续运动和回原点运动

6.1.3

6.1.4

多轴插补运动

6.2 运动变速................................................................................................48

6.3 正确判断前一个运动指令是否执行完毕............................................49

6.4 MPC07 卡安装过程中常见问题及解决 ...............................................49

6.4.1 W indows

6.4.2

出现了检测到
驱动程序安装正确，但无法正常发脉冲

6.4.3

6.5 其它问题及解决方法............................................................................51

运行

6.5.1

6.5.2

6.5.3

6.5.4

6.5.5

6.5.6

6.5.7

EXE

如何将开发的软件系统制作成安装程序发行给最终用户
软件能够正常启动，但无法产生运动
如何升级函数库
减速、原点信号的使用
如何提高速度精度
如何实现方向信号超前于脉冲信号

6.6 如何避免与其他设备的冲突................................................................52

.................................................................................................46

.............................................................................................47

.....................................................................47

.................................................................................................47

起动后提示检测不到运动控制卡

PCI Card

文件时系统显示找不到

的信息，但无法正确加载驱动程序

DLL

.............................................................................................51

.................................................................................52

.........................................................................................52

....................................................49

......................50

.....................................................50

文件

..................................................51

.........................51

.........................................................51

.............................................................52

7 函数索引............................................................................54

8 典型接线............................................................................56

8.1 两轴步进控制系统示例........................................................................56

附录A MPC07SY简介 .......................................................59

A.1 功能简介...............................................................................................59

VI

MPC07 运动控制卡操作手册

A.2 管脚定义...............................................................................................59

A.2.1 P37-01
A.2.2 P37
A.2.3

转接板端口定义

通用IO扩展板

转接板端口定义

................................................................................................63

.................................................................................60

......................................................................................61

A.3 函数接口...............................................................................................64

VII

1 概 述

1 概 述

1.1 MPC07 的软硬件简介

MPC07 控制卡是基于 PC 机 PCI 总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制

单元，它与 PC 机构成主从式控制结构：PC 机负责人机交互界面的管理和控制系统
的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、控制指令的
发送、外部信号的监控等等）；MPC07 卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方
向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。

每块 MPC07 卡可控制 4 轴步进电机或数字式伺服电机；每轴均可输出脉冲和方

向信号，以控制电机的运转；同时，可外接原点、减速、限位等开关信号，以实现
回原点、保护等功能，这些开关信号由 MPC07 卡自动检测并作出反应。另外，MPC07
卡提供了的通用 I/O 接口，用于开关量控制。

MPC07 卡采用先进的控制芯片，具有梯形升降速曲线，最高输出频率可达

1.0MHz，无编码器反馈端口，主要适用于步进电机控制系统，也可用于无编码器反
馈的数字式交流伺服系统。

MPC07 配备了功能强大、内容丰富的 Windows 驱动程序、DLL 函数库及示例

程序。MPC07 在插补算法和运动函数的执行效率方面采用了更有效的方法，提高了
插补精度、插补速度和实时性。利用 MPC07 的示例程序既可以很快地熟悉 MPC07
控制卡的软、硬件功能，又可以方便快捷地测试执行电机及驱动系统在完成各种运
动时的性能特性。MPC07 运动函数库用于二次开发，用户只要用 VC＋＋或 Visual
Basic 等支持 Windows 标准 32 位动态链接库（DLL）调用的开发工具编制所需的用
户界面程序，并把它与 MPC07 运动库链接起来，就可以开发出自己的控制系统，例
如：数控系统、检测设备、自动生产线等。MPC07 的运动函数库能够完成与运动控
制有关的复杂细节（比如：升降速、直线插补等），这样就可以大大缩短控制系统的
开发周期。

MPC07 主要适用于点位运动控制系统。本手册主要介绍 MPC07SP 运动控制器

的安装和编程。附录中简要介绍 MPC07SY 运动控制器。

1

MPC07 运动控制卡操作手册

长线驱动

光电隔离

1.2 MPC07 的结构

MPC07 控制卡作为开发运动控制系统的平台，其结构是开放式的。该卡插在 PC
机 PCI 扩展槽内使用，同时使用控制卡的数量和各卡上的控制轴数可方便地配置；
MPC07 卡提供了功能强大的运动控制函数库，并可以充分利用 PC 机现有的资源来
开发完美的运动控制系统。MPC07 控制卡的结构示意图如下：

MPC07

脉冲发射

PC 机

CPU

运动控制

函数库

PCI 总线

指令

状态

PC

接

口

运动控制

智能 IC

理想位置
实际位置
状态等

光电隔离

光电隔离

脉冲
方向

报警
行程
减速
原点

通用I/O

1-1 MPC07 结构示意图

1.3 MPC07 的技术特性和使用范围

MPC07 控制卡主要特征有：开放式结构、使用简便、功能丰富、可靠性高等。
MPC07 的特征体现在硬件和软件两个方面：在硬件方面采用 PC 机的 PCI 总线方式，
适用范围广，卡上无需进行任何跳线设置，所有资源自动配置，在 Windows98、
Windows2000 及 Windows XP 操作系统中支持即插即用，使用非常方便；MPC07 的

接线方式采用 DB37 型插头，可使用屏蔽线缆，并且所有的输入、输出信号均用光
电隔离，提高了控制卡的可靠性和抗干扰能力；在软件方面提供了丰富的运动控制
函数库，以满足不同的应用要求。用户只需根据控制系统的要求编制人机界面，并
调用 MPC07 运动函数库中的指令函数，就可以开发出既满足要求又成本低廉的多轴
运动控制系统。

MPC07 的技术指标主要有：

项目

主接口

控制轴数
通用数字输入 DCV24 光电耦合 16 点
通用数字输出 24 点，最大 500mA 集电极开路输出

专用输入 每轴 4 点（正限位、负限位、原点、减速），报警（共用）

脉冲输出最大频率

脉冲输出规格 每轴梯形加减速
脉冲输出方式 脉冲/方向输出（Pulse/DIR），或双脉冲输出（CW/CCW）

MPC07SP

PCI 3.3V

4

1M

2

1 概 述

项目

脉冲输出计数器 每轴 32bit 符号数±2147483647

变速 运动中变速度

操作系统 Windows98、WINDOWS 2000、WINDOWS XP

正是由于 MPC07 的开放式结构，使之应用范围十分广泛，在由步进电机和数字
式伺服电机组成的基于 PC 机的运动控制系统中，都可以使用 MPC07 作为核心控制
单元，例如：

z 数控机床、加工中心、机器人等；

z X-Y-Z 控制台；

z 绘图仪、雕刻机、印刷机械；

z 送料装置、云台；

z 打标机、绕线机；

z 医疗设备；

z 包装机械、纺织机械；

等等。

目前版本主要用于点位控制，无圆弧插补，无批处理方式，系统始终处于立即

执行方式。

MPC07SP

1.4 MPC07 的运动控制功能

MPC07 控制卡的运动控制功能主要取决于运动函数库。运动函数库为单轴及多
轴的步进或伺服控制提供了许多运动函数：单轴运动、多轴独立运动、多轴插补运
动等等。另外，为了配合运动控制系统的开发，还提供了间隙补偿功能。下面简单
介绍一下这些函数的功能。

1.4.1 单轴运动控制

单轴运动有三个基本的类型：

z 点位运动（pmove）
z 连续运动（vmove）
z 回原点运动（hmove）

这些运动又可以在常速模式或梯形速度模式下工作，因此，总共有六种基本运
动类型，列表如下：

con_pmove
fast_pmove
con_vmove
fast_vmove
con_hmove
fast_hmove

以常速移动指定距离（图（a））
以梯形速度移动指定距离（图（b））
以指定的常速连续运动（图（c））
加速后保持在指定高速的连续运动（图（d））
以常速运动至原点（图（e））
加速后快速移至原点位置（图（f））

3

MPC07 运动控制卡操作手册

_

p

V

V

位置到达

减速点

位置到达

（a）con

V

（c）con_vmove （d）fast_vmove

V

（e）con_hmove （f）fast_hmove

带有升／降速控制的运动函数称之为快速（fast）运动函数，譬如：fast_pmove，
fast_vmove 和 fast_hmove，而没有升/降速过程的运动函数则称之为常速（con）运动
函数，如 con_pmove，con_vmove，con_hmove。

move

t

V

t

V

原点位置

t

1-2 运动速度图形

（b）fast_pmove

t

t

减速点

原点位置

t

1.4.2 多轴独立运动控制

多个运动轴能以独立的形式进行点位运动、连续运动和回原点运动（同时开始，
不一定同时到达）。这类运动一般在函数名的末尾以 2 或 3 来指明参加运动的轴数。
例如 con_pmove2 是一个两轴同时独立做点位运动的函数，fast_home3 是三轴独立做
回原点运动的函数。

1.4.3 多轴插补运动控制

多轴插补函数能以特定的矢量速度执行线性插补运动。参与插补运动的各轴同
时开始运动，并且按照特定的算法同时到达各自的目标位置。线性插补函数允许两
轴或三轴沿直线运动；做直线插补运动时，可以采用均匀矢量速度方式或梯形矢量
速度方式。例如，fast_line3 函数让三轴以梯形矢量速度走直线运动。

1.4.4 运动指令执行方式

运动指令以立即方式执行。

立即方式指不等上一条运动指令控制的所有轴运动完毕即开始下一条运动指令
的执行。若新发出指令控制的轴未处于运动状态，则立即开始按新运动指令运动，
否则新发出指令不予执行并返回一个错误。这种方式若用在多条不同的运动指令连

4

1 概 述

续执行时使用可能造成某些指令无法执行，除非开发人员通过检查运动状态或错误
代码加以避免。

以下代码示例说明立即方式指令执行过程：

……

set_batch_flag(0);

con_pmove(1,1000);

con_pmove(2,2000);

con_pmove(1,1000);

……

运行后运动轨迹如下（其中第三条指令执行不到，因为第三条指令发出时第一
条指令控制的 1 轴正在运动）：

2轴

(0,0)

(1000,2000)

(1000,1000)

1轴

1-3 立即方式运动图形

注意：

● 无圆弧运动指令。

1.4.5 其它能力

MPC07 的运动函数库还提供有间隙补偿函数，在机械结构存在间隙时，往复运
动的位置精度会受到影响，在电机每次改变方向时应进行间隙补偿。

5

MPC07 运动控制卡操作手册

2 控制卡的安装

2.1 开箱检查

打开包装后，请仔细检查产品型号是否与订购的产品一致，控制卡的表面是否
有机械损坏，元器件是否有脱落，配件是否齐备。若控制卡表面有损坏，或产品类
型不符，配件不齐，请不要使用，即刻与经销商联系。标准配置的 MPC07SP 控制
器产品清单：

 MPC07SP 运动控制卡，1 张；

 P37 或 P37-01 转接板，1 块；

 37 芯屏蔽电缆 1 条，2m；

 配套光盘 1 张。

若需要使用较多通用输入输出口，则需另外增加以下配置：

 通用 IO 扩展板-EA1616，1 张；

 P37-05 转接板，1 块；

 40 芯扁平线，20mm；

 37 芯屏蔽电缆 1 条，2m。

MPC07 控制卡与 EA1616 扩展板、转接板之间的连接关系如下图所示：

P37-05 EA1616

接线
端子

通用 IO 扩展板是外部通用 IO 信号与 MPC07 主板的连接桥梁，利用 40 扁平电
缆将扩展板与 MPC07 主板相连。如果控制系统需要使用通用输入或输出信号，必须
使用通用 IO 扩展板。

警 告

37 芯屏

蔽线

图 2-1 扩展板接线示意图

不能将 IO 信号直接与 MPC07 主板的 40 芯电缆管脚相
连，否则可能烧坏 FPGA，必须使用通用 IO 扩展板。

40 芯

扁平线

37 芯屏

MPC07 卡

蔽线

P37 或 P37-01

接线
端子

2.2 控制卡的外型结构

（1）MPC07 运动控制卡结构示意图及尺寸规格（mm×mm）

6

2 控制卡的安装

8 个运动指示灯位于板卡正面。如图 2-2 所示，按从左向右顺序，分别表示 4、
3、2、1 轴运动（灯亮表示轴正在运动，熄灭表示没有运动）和 4、3、2、1 轴方向
（灯亮表示负向运动，熄灭表示正向运动）。

J1 为 62 芯屏蔽电缆接口，J2 为通用 IO 扩展卡的 40 芯扁平线接口。

本产品基于 FPGA 设计，运动控制、数字 IO、PCI 等功能通过 VHDL 硬件描述
语言编写到 FPGA 中。因此可以通过改变内部的构成在较短时间内满足客户和 OEM
产品不同规格的要求。

170

8 个指示灯

J3

J6

J1

J5

J2

120

FPGA

J7

J9

J8

图 2-2 MPC07 板卡示意图

各跳线出厂时的连接方式如下表所示，使用前请检查。用户不能随意更改。

名称 使用状态 备注

J3
J5
J6
J7
J8
J9

连接 输入开关量信号光电隔离电源：24V
断开
连接 输出开关量信号光电隔离电源：5V
连接
断开
连接

使用 MPC07 主板跳线需注意：

1． 供用户使用的跳线为：J3、J5。
2． J3、J5 只能同时选择一个连接，默认状态 J3 连接、J5 断开，表示输入信号光电

隔离由外部提供的 24DCV 开关电源驱动。J5 连接、J3 断开，表示输入信号光电
隔离由外部提供的 5DCV 开关电源驱动。

3． J6 必须连接，表示输出信号光电隔离只能由外部提供的 5DCV 开关电源驱动。
4． J8 仅供调试使用，永远悬空，否则会烧坏板卡。
5． J7、J9 必须连接。

（2）MPC07 控制卡转接板示意图及尺寸规格（mm×mm）

7

MPC07 运动控制卡操作手册

MPC07 控制卡提供两种类型的转接板，分别是：P37-01 和 P37。

DB37

X2 X4 X6 X8 X10

X2-6
X2-5
X2-4
X2-3
X2-2
X2-1

X3 X5 X7 X9 X11

X3-6
X3-5
X3-4
X3-3
X3-2
X3-1

X4-6
X4-5
X4-4
X4-3
X4-2
X4-1

X5-6
X5-5
X5-4
X5-3
X5-2
X5-1

3.6

X6-6
X6-5
X6-4
X6-3
X6-2
X6-1

X7-6
X7-5
X7-4
X7-3
X7-2
X7-1

X8-6
X8-5
X8-4
X8-3
X8-2
X8-1

X9-6
X9-5
X9-4
X9-3
X9-2
X9-1

X10-6
X10-5
X10-4
X10-3
X10-2
X10-1

X11-4
X11-3
X11-2
X11-1

X12

X12-10
X12-9
X12-8
X12-7
X12-6
X12-5
X12-4
X12-3
X12-2
X12-1

40

116

31

81

图 2-3 P37-01 转接板示意图

56

130

112

驱动芯片

8493

差分芯片

图 2-4 P37 转接板示意图

8

2 控制卡的安装

_

其中，安装孔直径：φ3.6mm。
（3）通用 IO 扩展板 EA1616 示意图

MPC07 通用 IO 扩展板 EA1616 如图 2-5 所示。其中 DB37 是 37 芯屏蔽电缆接
口，INF_40 是扩展卡 40 芯扁平线接口，如图所示。

40

DB37

INF

（4）P37-05 转接板示意图

68.5 81

其中，安装孔直径：φ3.6mm。

图 2-5 EA1616 扩展板示意图

76
91

图 2-6 P37-05 转接板示意图

2.3 硬件安装

MPC07 控制卡对 PC 机的硬件要求十分简单：能安装 Windows 98、2000、XP
等操作系统，并带有 PCI 插槽的 486 以上机型即可，建议使用更高主频的 Pentium

9

MPC07 运动控制卡操作手册

及以上机型以获取更好的性能。为了整个控制系统的可靠性，建议使用工控 PC 机。

MPC07 卡基于 PCI 总线，因此卡上无需进行跳线设置。

为了保证安全，插卡时应按照下列步骤操作：

1．关 PC 机，并切断电源；

2．打开 PC 机箱，选择未用的 PCI 扩展槽，并插入 MPC07 控制卡；

警 告

3．固定 MPC07 控制卡，并盖好 PC 机；

4．连接 MPC07 与电机驱动器等；

危 险

5．接上电源，并启动 PC 机。

为了防止静电损害运动控制器，请在接触控制器电路
或插/拔控制器之前触摸有效接地金属物体以释放身
体所携带的静电荷。

为安全起见，建议用户初次使用板卡时，务必将电机
与负载脱离开，待调整板卡以及驱动器参数使得电机
受控后，再进行系统的连接，否则可能造成严重后果。

在选用普通 PC 机时为避免产生潜在的资源冲突从而
导致控制卡驱动程序无法正常加载，建议尽量不要选
用集成了声卡、显卡、网卡等多种设备的集成主板。

2.4 软件安装

2.4.1 软件使用要求

MPC07 控制卡支持 Windows 98、2000、XP 等操作系统。用户可根据自己的软
件技术优势进行选择。

MPC07 配有 WINDOWS 环境下的设备驱动程序、运动函数库（以动态链接库
的形式提供）和演示软件，以满足不同运动控制系统的开发和测试需要，选择的开
发工具只要支持标准的 Windows DLL 调用即可。

2.4.2 软件安装

在 Windows 98、2000、XP 平台下，由于操作系统支持即插即用，当卡正确插
入 PCI 插槽，操作系统启动后将会自动检测到 MPC07 卡，并提示“多媒体视频控制
器”，此时可按照以下步骤完成驱动程序、函数库以及示例程序的安装。

1） 系统检测并提示“多媒体视频控制器”后，单击“取消”。

2） 运行安装盘根目录下的 MPC07SP 安装程序。然后单击“下一步”。

10

2 控制卡的安装

3） 单击“下一步”。选择安装模块：驱动程序、应用程序（包含函数库和示例

程序），默认情形二者均选中。

4） 单击“下一步”，开始安装。

11

MPC07 运动控制卡操作手册

5） 单击“完成”。

6） 系统提示需要重新启动计算机。选择确定，系统重新启动后即可完成驱动

程序的安装。

7） 如果在 Windows XP 下安装 MPC07，步骤与前面基本相同，只是在重新启

动系统后，将出现如下提示，选择第三个选项：“否，暂时不”，单击下一
步。

12

2 控制卡的安装

8） 选择第一个选项：“自动安装软件（推荐）（I）”，单击下一步完成安装。

13