Ansteuern von Schrittmotoren über USB?

Schrittmotor mit USB-Anschluss

NC-Pilot - Die Echtzeit-Schrittmotorsteuerung am USB-Port

Bei Schrittmotor-Endstufen hat die Ansteuerung über so genannte Takt-/Richtungssignale nach wie vor die größte Verbreitung. Das liegt sicherlich auch daran, dass diese Art der Ansteuerung nahezu völlig Hersteller unabhängig ist. Im industriellen Umfeld werden zunehmend auch Endstufen mit integriertem Controller eingesetzt, die über Feldbus (z.B. CANopen, RS-485 (Modbus) u.a.) angesteuert werden. Diese Schnittstellen stehen für die PC-basierte Automatisierung nicht direkt zur Verfügung. Sollen ein oder mehrere Schrittmotoren von einem PC gesteuert werden, taucht also das Problem auf, dass die für Takt-/Richtungssteuerung erforderlichen hohe Taktraten (bis in den 2-stelligen kHz-Bereich bei Mikroschritt-Betrieb) erzeugt werden müssen. Für Anwendungen aus dem low-cost CNC-Bereich gibt es mit WinPCNC inzwischen eine Software, die durch entsprechende Echtzeittreiber auch unter Windows die benötigten Taktraten über den PC-Parallelport ausgeben kann.

Sobald jedoch eine Integration der Motorsteuerung in eine kundenspezifische Software gewünscht ist, kann die direkte Ausgabe der Taktsignale nicht die Lösung der Wahl sein. Jeder Entwickler müsste die entsprechenden Echtzeitroutinen neu entwickeln und dafür tief in das Betriebssystem eingreifen, mit dem entsprechenden Aufwand bei Entwicklung und Pflege der Software (z.B. wegen eines Updates des Betriebssystems). Die Verwendung mehrerer Einzelachs-Endstufen mit integrierter Positioniersteuerung erlaubt dagegen keine präsize Bahnsteuerung, d.h. der zeitliche Bezug zwischen den Bewegungen der einzelnen Achsen ist nicht sichergestellt. Darüber hinaus ist auch hier ein nicht unerheblicher Aufwand erforderlich, um eine entsprechende Schnittstellenkarte für einen Feldbus aus der eigenen Anwendung heraus anzusprechnen und die erforderlichen Protokolle zu implementieren.

Schrittmotor-Controller NC-Pilot USB mit Optionen 19

SendeframeDLL - Die Bibliothek zur einfachen Integration in Ihre Anwendung.

Der NC-Pilot lagert die zeitkritischen Routinen in externe Hardware aus. Alle für die Motorsteuerung erforderlichen Berechnungen werden auf dem Mikrocontroller des NC-Pilot ausgeführt, einschließlich der Brems- und Beschleunigungsrampen. Der NC-Pilot wird zukunftsicher über eine USB-Schnittstelle mit dem PC verbunden, die zudem eine sichere galvanische Trennung zur Leistungselektronik beinhaltet. Auf PC-Seite ist lediglich ein Treiber nötig, um den Controller über eine "virtuelle" serielle Schnittstelle ansprechen zu können. Firmware-Upgrades können ebenfalls über den USB-Port in den Controller geladen werden. Für ein Software-Upgrade ist somit keine spezielle Hardware erforderlich. Um die Integration in eigene Anwendungen weiter zu erleichtern, steht eine DLL zur Verfügung, welche die Kommunikation zwischen Controller und PC vollständig kapselt. Mit Hilfe der DLL können auch mehrere Controller gleichzeitig gesteuert werden, so dass bis zu 32 Achsen gefahren werden könnnen.

Für Windows steht außerdem mit dem NC-PilotSeatMulti ein Tool bereit, welches den Up-/Download von Konfigurationsdaten vom/zum Controller ermöglicht. Darüber hinaus wird das Tool zum Aktualisieren der Firmware verwendet. Ergänzend ist eine Bedienoberfläche vorhanden, mit der einfache Verfahrbewegungen (relative Verfahrbewegungen, Referenzfahrt,...) ausgeführt werden können, um dem Anwender die Handhabung des Controllers zu demonstrieren. Der NC-PilotSeatMulti setzt für die Kommunikation mit dem Controller auf die mitgelieferte DLL auf. Die Software wird laufend erweitert.

Das Kommunikationsprotokoll zum Controller ist offen gelegt. Dadurch ist die Verwendung mit anderen Betriebssystemen (Linux, Mac) möglich. Die Entwicklung von Free- und Shareware (aber auch kommerzieller Software) zur Ansteuerung des Controllers ist explizit erwünscht. Durch die offene Schnittstelle profitieren auch Anwendungen, die mit den üblichen Soft-CNCs nur eingeschränkt umsetzbar sind, z.B. Laborautomatisierung, Robotik, Dosier- und Testautomaten, Versuchsaufbauten mit Matlab, Labview oder dSpace Anbindung (auf Anfrage) oder in Anwendungen, bei denen mehr als 4 Achsen angesteuert werden müssen. Es können bis zu 4 Motoren im 2,5D-Betrieb von einem Controller angesteuert werden, mehrere Controller können gleichzeitig an einem PC betrieben werden.

Kundenspezifische Funktionen und Anpassungen - Wir machen es möglich.

Bereits bei überschaubaren Stückzahlen können wir Ihnen zum NC-Pilot kundenspezifische Lösungen anbieten. Denkbar sind z.B. erweiterte I/O, angepasste Steckverbinder, Integration von Endstufen, Entwicklung von PC-Software mit Zusatzfunktionen. Realisiert wurden u.a. bereits eine Wrapper-DLL zur Ansteuerung des Controllers aus Labview (für eine Achse, Erweiterung möglich) sowie eine Software für einen Drehtisch zur automatischen 360°-Panorama Produktfotografie incl. Ansteuerung einer SLR-Digitalkamera. Bitte sprechen Sie uns bei Bedarf an!

Schrittmotor-Controller NC-Pilot USB Version 2.1 mit zusätzlichen I/Os

Ausstattungsmerkmale:

  • Galvanisch getrennter USB-Port
  • Bis zu 4 Achsen ansteuerbar (linear und rotatorisch)
  • Schritt-Takte bis 50 kHz auch unter Windows!
  • Kompatibel mit allen Schrittmotorendstufen, die Takt-/Richtungssignale verwenden, z.B. unsere Slider SFX, und Interface II (für HEM-545, DS10xx und Tiny-Step II und Fremdenstufen)
  • Auch mit Endstufen anderer Hersteller verwendbar (über Interface-II)
  • Optional: Grafisches, beleuchtetes Display
  • Neu: 8 Tasten on board, optional: Folientastatur (8 Tasten, davon 4 kontextsensitiv)
  • Joystickanschluß (optional)
  • Einfache Verfahrbewegungen (z.B. manuelles Fahren, Referenzfahrt usw.) auch ohne PC möglich (in Verbindung mit Display)
  • Verwaltung aller Einstellungen und Parameter wahlweise am PC oder über Tastatur und Display
  • 2,5D-Interpolation
  • Ausgänge für zwei Schaltfunktionen (z.B. Relais), zusätzlich Stromabsenkung (Sleep) und Stromanhebung (Boost)
  • 4 End- und ein Notausschalter anschließbar
  • Neu: Zusätzlich je 4 frei verwendbare Ein- und Ausgänge, galvanisch getrennt, 3-28V=
  • Neu: Abspeichern einfacher Ablaufprogramme auf dem Controller, Aufruf über I/O
  • Einfaches Firmware-Upgrade über USB
  • Kostenlose DLL verfügbar zur einfachen Integration in eigene Anwendungen. Unterstützung für Matlab und Labview auf Anfrage.
  • Stromaufnahme (5V-Teil) typ. 500mA (incl. LCD)
  • 19" Frontplatte (3HE, 10TE) für Rackeinbau als Zubehör erhältlich
  • Neu: Montagerahmen für Hutschienenmontage als Zubehör erhältlich


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