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SMC6480硬件手册V1.2

SMC6480四轴运动控制器硬件使用手册

Version 1.3

版权说明

本手册版权归深圳市雷泰控制技术有限公司所有，未经雷泰公司书面许可，任何人不得翻印、翻译和抄袭本手册中的任何内容。

涉及SMC6480控制器软件的详尽资料以及每个函数的介绍和范例，请参阅SMC6480软件使用手册。

本手册中的信息资料仅供参考。由于改进设计和功能等原因，雷泰公司保留对本资料的最终解释权！内容如有更改，恕不另行通知！

调试机器要注意安全！用户必须在机器中设计有效的安全保护装置，在软件

中加入出错处理程序。否则所造成的损失，雷泰公司没有义务或责任对此负

责。

第一章概述 (4)

1.1 产品简介 (4)

1.2 产品特点 (5)

1.3 技术指标 (5)

1.4 典型应用 (6)

1.5 订货型号说明 (6)

第二章各接口及引脚定义 (7)

2.1 控制器接口分布 (7)

2.2 接口定义 (7)

2.3控制器电源 (12)

第三章接口电路 (13)

3.1 控制电机的指令脉冲接口电路 (13)

3.2 原点开关信号接口电路 (14)

3.3 限位开关信号接口电路 (15)

3.4 急停信号接口电路 (16)

3.5 通用数字输入信号接口电路 (16)

3.6 通用数字输出信号接口电路 (18)

3.7 PWM输出信号 (21)

3.8 DA输出信号 (22)

第四章 SMC6480与典型外设的连接方法 (23)

4.1 ACC37-7480接线板接口电路 (23)

4.2 与步进电机驱动器连接 (25)

4.3 与交流伺服电机驱动器连接 (25)

4.4 与接近开关的连接 (26)

4.5 与光电开关的连接 (27)

4.6 与中间继电器的连接 (27)

4.7 疑难问题及解决 (28)

附录1：SMC6480底板尺寸 (29)

附录2：SMC6480V1.2硬件对1.0变动 (29)

第一章概述

1.1 产品简介

SMC6480控制器是雷泰公司自主研发的基于10/100M以太网的通用型独立式运动控制器，可支持多个控制器和PC组成控制网络，网络中控制器的数量没有限制；也可应用于各种需要脱机运行的场合。

本控制器可控制4个步进或伺服电机，具有最高5MHz脉冲频率、四轴直线插补、两轴圆弧插补、连续曲线插补、S形曲线速度控制等高级功能。

SMC6480基于嵌入式处理器和FPGA的硬件结构，插补算法、脉冲方向信号的输出、自动升降速的处理、原点及限位等信号的检测处理，均由硬件实现，确保了高性能运动控制的高速、高精度及系统的稳定。通过简单的编程设定即可开发出稳定可靠的高性能高速连续轨迹运动控制系统。

SMC6480系统结构框图如1-1所示。除了4个电机控制端口外，还提供了丰富的I/O接口和通讯接口：双路高精度DA输出，双路PWM控制输出，16路隔离输入口，8路隔离输出口，其中有两路电流增强输出，并可通过扩展接口扩展更多的IO接口；一个10/100M网络接口、两个RS232，可通过网络或RS232直接与PC机通信；同时还可以通过RS232连接其它设备，如：文本屏、触摸屏，作为输入输出界面。

图1-1 SMC6480系统结构框图

SMC6480控制器主要针对以下两种类型的应用：

1. 脱机运行，即预先根据加工工艺编制加工代码(以G代码描述)，将加工代码下载至控制器后可实现完全脱机运行；

2.在线PC函数库的调用。

1.2 产品特点

● 四轴运动控制

● 四轴脉冲输出类型:方向/脉冲或双脉冲

● 每轴最大输出脉冲频率5Mhz

● 2~4轴直线插补

● 两轴圆弧插补

● 连续插补

● 对称或非对称梯形、S形速度曲线控制

● 设置比较条件改变速度

● 运动中可改变最大速度和终点位置

● 32路数字输入口、24路数字输出口

● 两路PWM口、两路DA口

● 10M/100M网络接口

● 两路232接口

● U盘接口

1.3 技术指标

电机控制：

控制电机数：4个

控制电机的指令脉冲,

频率范围：1～5.0 MHz

频率精度：±0.1 Hz

脉冲个数：-2,147,483,647～+2,147,483,648 (32位) 2~4轴直线插补精度：±1脉冲当量

2轴圆弧插补精度：±1脉冲当量

I/O信号：

通用数字输出口：24个；其中：8路光电隔离，16路非隔离

通用数字输入口：32个；其中：16路光电隔离，16路非隔离

通用、专用数字输入口有RC低通滤波器

D/A信号：

两路8位D/A数模转换接口，输出电压范围0.07～4.45V

PWM信号：

两路PWM脉宽调制接口，最高频率1MHz，0～100%占空比可调工作环境：

工作温度：0℃～50℃

贮存温度：-20℃～80℃

湿度：5～85%，非结露

电源：24V，最大1100mA

1.4 典型应用

▲电子产品装配、测量设备

▲半导体、LCD生产设备

▲激光加工设备

▲生物、医学自动采样、处理设备

▲特殊数控机床

▲机器视觉及自动检测设备

▲工业机器人

▲其它步进电机、脉冲伺服电机控制

1.5 订货型号说明

货品编码货品名称备注

830-648000-12运动控制器SMC6480 V1.2

144-092842-D1电缆线 CABLE09-DP-10(POP文本串口线 DB9P双母头(2.77mm) 长1m)

选

购

件

TM0-MT6056-01触摸屏 MT6056iV (彩色屏）已烧录选购件

812-A37748-10 接线板ACC37-7480-V1.0选购件

144-3728D2-00 电缆线CABLE37-DP-08(37Pin 长0.8m DB连接线) 选购件

第二章各接口及引脚定义

2.1 控制器接口分布

SMC6480控制器的电机接口J21、I/O 接口J11、D/A 接口、两个串口、扩展I/O 口，以及网口、U 盘口、电源、指示灯的分布如图2-1所示。

图2-1 接口分布图

注意： 1、电源请接直流24V ，且注意正负极。

2、如果网络接口连接交换机或者HUB ，请用直连网线；如果是跟PC 机直连，请用交叉网线。

3、使用各接口前，请详细阅读各接口的定义以及接口电路图。

4、网口、U 盘口、拨码开关、扩展IO 接口布置在控制器两侧，在图2-1中以虚

线框表示。

2.2 接口定义

电源输入口J6定义：

I N 1 I N 2 I N 3 I N 4 I N 5 I N 6 I N 7 I N 8 I N 9 I N 10 I N 11 I N 12 I N 13 I N 14 I N 15 I N 16 O U T 1 O U T 2 O U T 3 O U T 4 O U T 5 O U T 6 O U T 7 O U T 8 P W M 1 P W M 2 V D D E G N D E G N D E G N D E G N D E G N D

E G N D E G N D E G N D O R G U O R G Z O R G Y O R G X E L U - E L U + E L Z - E L Z + E L Y - E L Y + E L X - E L X + +5V D I R 4- D I R 4+ P U L 4- P U L 4+ D I R 3- D I R 3+ P U L 3- P U L 3+ D I R 2- D I R 2+ P U L 2- P U L 2+ D I R 1- D I R 1+ P U L 1- P U L 1+

名称说明

24V+ 外部输入电源DC24V

24V- 外部输入电源地

电机接口J21定义：

针脚号名称说明

1 PUL1+ X轴脉冲信号正输出

2 PUL1- X轴脉冲信号负输出

3 DIR1+ X轴方向信号正输出

4 DIR1- X轴方向信号负输出

5 PUL2+ Y轴脉冲信号正输出

6 PUL2- Y轴脉冲信号负输出

7 DIR2+ Y轴方向信号正输出

8 DIR2- Y轴方向信号负输出

9 PUL3+ Z轴脉冲信号正输出

10 PUL3- Z轴脉冲信号负输出

11 DIR3+ Z轴方向信号正输出

12 DIR3- Z轴方向信号负输出

13 PUL4+ U轴脉冲信号正输出

14 PUL4- U轴脉冲信号负输出

15 DIR4+ U轴方向信号正输出

16 DIR4- U轴方向信号负输出

17 +5V +5V电源输出

18 ELx+ X轴正限位信号输入

19 ELx- X轴负限位信号输入

20 Ely+ Y轴正限位信号输入

21 Ely- Y轴负限位信号输入

22 ELz+ Z轴正限位信号输入

23 ELz- Z轴负限位信号输入

24 Elu+ U轴正限位信号输入

25 Elu- U轴负限位信号输入

26 ORGx X轴原点信号输入

27 ORGy Y轴原点信号输入

28 ORGz Z轴原点信号输入

29 ORGu U轴原点信号输入

30 EXGND 外部电源地

31 EXGND 外部电源地

32 EXGND 外部电源地

注意：J21接口的针脚号从右至左排列，1号脚在控制器右侧，如图2-1所示。

控制器上印有各针脚的定义。接线时一定要仔细，不可接错。

I/O接口J11定义：

针脚号名称说明

1 IN1 输入口1

2 IN2 输入口2

3 IN3 输入口3

4 IN4 输入口4

5 IN5 输入口5

6 IN6 输入口6

7 IN7 输入口7

8 IN8 输入口8

9 IN9 输入口9

10 IN10 输入口10

11 IN11 输入口11

12 IN12 输入口12

13 IN13/INP1 输入口13/第一轴到位信号 *

14 IN14/INP2 输入口14/第二轴到位信号 *

15 IN15/INP3 输入口15/第三轴到位信号 *

16 IN16/INP4 输入口16/第四轴到位信号 *

17 OUT1 输出口1

18 OUT2 输出口2

19 OUT3 输出口3

20 OUT4 输出口4

21 OUT5 输出口5

22 OUT6 输出口6

23 OUT7 输出口7

24 OUT8 输出口8

25 PWM2 隔离PWM通道2输出

26 PWM1 隔离PWM通道1输出

27 VDD 外部电源5V输出

28 EXGND 外部电源地

29 EXGND 外部电源地

30 EXGND 外部电源地

31 EXGND 外部电源地

32 EXGND 外部电源地

注意：1. J11接口的针脚号从左至右排列，1号脚在控制器左侧，如图2-1所示。

控制器上印有各针脚的定义。接线时一定要仔细，不可接错。

2. 表中标有*号的端口可以用软件设置为专用输入口。

COM1接口J3定义：

针脚号名称说明

2 RXD0 接收数据引脚

3 TXD0 发送数据引脚

5 EXGND 外部电源地

注意：COM1口J3插座为公头输出。

COM2接口J4定义：

针脚号名称说明

2 TXD1 发送数据引脚

3 RXD1 接收数据引脚

5 EXGND 外部电源地

注意：COM2口J4插座为母头输出。

急停信号输入口J5定义：

名称说明

EMG EMG信号输入

EXGND 外部电源地

电平设置拨码开关S1定义：

序号名称说明

1 SEL3 设置17-24号输出初始电平

2 SEL2 设置9-16号输出初始电平

3 SEL1 设置5-8号输出初始电平

4 SEL0 设置1-4号输出初始电平

注意：位置为ON，输出口初始值为0；

位置为OFF，输出口初始值为1。

D/A输出口J2定义：

名称说明

Analog_A DA输出口A

Analog_B DA输出口B

AGND DA电源地

扩展I/O接口JPIO1定义：

针脚号名称说明

1 IN17 非隔离输入口17

2 IN18 非隔离输入口18

3 IN19 非隔离输入口19

4 IN20 非隔离输入口20

5 IN21/ALM1 非隔离输入口21/第一轴报警信号 *

6 IN22/ALM2 非隔离输入口22/第二轴报警信号 *

7 IN23/ALM3 非隔离输入口23/第三轴报警信号 *

8 IN24/ALM4 非隔离输入口24/第四轴报警信号 *

9 IN25 非隔离输入口25

10 IN26 非隔离输入口26

11 IN27 非隔离输入口27

12 IN28 非隔离输入口28

13 IN29 非隔离输入口29

14 IN30 非隔离输入口30

15 IN31 非隔离输入口31

16 IN32 非隔离输入口32

17 VCC3.3 内部电源3.3V输出

18 VCC3.3 内部电源3.3V输出

19 GND 内部电源GND输出

20 GND 内部电源GND输出

21 OUT9 非隔离输出口9

22 OUT10 非隔离输出口10

23 OUT11 非隔离输出口11

24 OUT12 非隔离输出口12

25 OUT13 非隔离输出口13

26 OUT14 非隔离输出口14

27 OUT15 非隔离输出口15

28 OUT16 非隔离输出口16

29 OUT17 非隔离输出口17

30 OUT18 非隔离输出口18

31 OUT19 非隔离输出口19

32 OUT20 非隔离输出口20

33 OUT21 非隔离输出口21

34 OUT22 非隔离输出口22

35 OUT23 非隔离输出口23

36 OUT24 非隔离输出口24

37 GND 内部电源GND输出

注意：表中标有*号的端口可用软件设置为专用输入口。

2.3控制器电源

SMC6480控制器内外接口多，电源电压有3种。图2-2给出了3种电源的名称及其电压间的变换关系。

图2-2 控制器内部电源变换关系

如图2-2所示，SMC6480通过J6输入直流24V电源，经过变换后，得到5V、3.3V 电源。经过24V至5V的隔离电源电路，得到的+5V、AGND和24V电源完全隔离，以保

证控制器IC

稳定工作。

D/A输出口J2中的地线AGND与24V电源地隔离；扩展I/O口上的3.3V电源也与24V电源隔离。

而另一个24V至5V电源，是为外围设备提供的5V电源，其地线EXGND没有和24V 电源隔离。另外，两个串口的地线EXGND也没有和24V电源隔离。

注意：1.和外围设备连线时，绝对不能将外部24V电源地线、外部5V电源地线EXGND与隔离5V电源地线AGND、隔离3.3V电源地线GND连接在一

起；否则，外部干扰信号将影响控制器正常工作。

2.SMC6480控制器外部电源VDD是5V。这和雷泰公司的运动控制卡不一

样，请不要将VDD当24V使用。

3.SMC6480V1.0版硬件的输入口光藕电压为VDD,V1.2版本改为外部

24V+(板内部连接在一起)，参见附录2。

第三章接口电路

3.1 控制电机的指令脉冲接口电路

SMC6480控制器可控制4个电机，分别命名为X轴、Y轴、Z轴、U轴电机。每一轴的电机控制信号有2个：指令脉冲信号PUL和方向信号DIR。这两个输出信号也可以由程序设置成双脉冲（CW/CCW）输出模式。指令脉冲信号相关的输出端子如表3-1所示。

表3-1 电机指令脉冲信号输出端子表

J21针脚号名称说明

1 PUL1+ X轴脉冲信号正输出

2 PUL1- X轴脉冲信号负输出

3 DIR1+ X轴方向信号正输出

4 DIR1- X轴方向信号负输出

5 PUL2+ Y轴脉冲信号正输出

6 PUL2- Y轴脉冲信号负输出

7 DIR2+ Y轴方向信号正输出

8 DIR2- Y轴方向信号负输出

9 PUL3+ Z轴脉冲信号正输出

10 PUL3- Z轴脉冲信号负输出

11 DIR3+ Z轴方向信号正输出

12 DIR3- Z轴方向信号负输出

13 PUL4+ U轴脉冲信号正输出

14 PUL4- U轴脉冲信号负输出

15 DIR4+ U轴方向信号正输出

16 DIR4- U轴方向信号负输出

17 +5V +5V电源输出

如图3-1所示，SMC6480控制器脉冲指令信号接口电路是采用26LS31差分驱动输出。

如果使用单端输入信号的电机驱动器，则脉冲指令信号要用负输出端连接驱动器，如图3-2所示。驱动器的电源可由SMC6480的5V电源提供。一般PUL和DIR 端的电流不能超过20mA；而电机驱动器光耦的工作电流一般在10mA左右，请选择合适的电阻限流。

图3-1 差分输出方式电路图

图3-2 单端输出方式电路图

3.2 原点开关信号接口电路

机械原点开关用于检测运动平台的原点。SMC6480控制器原点开关信号输入电路如图3-3所示。其内部有光耦、滤波器，可以隔离干扰信号，提高系统可靠性。

图3-3 原点信号接口电路图

i = 10 m A

原点开关信号输入端子如表3-2所示。

表3-2 原点信号输入端子表

J21针脚号名称说明

26 ORGx X轴原点信号输入

27 ORGy Y轴原点信号输入

28 ORGz Z轴原点信号输入

29 ORGu U轴原点信号输入

3.3 限位开关信号接口电路

SMC6480控制器每轴都有两个限位信号输入口EL+和EL-。EL+为正向限位信号，EL-为反向限位信号。限位开关信号输入电路图如图3-4所示。

EL±信号的有效电平可以由软件设置。

若限位开关是常开型开关，则要设定EL±信号为低电平有效。当外部机械部件接触到限位开关时，开关闭合，EL±有效，禁止机械部件向原方向继续运动。

若限位开关是常闭型开关，则要设定EL±信号为高电平有效。当外部机械部件接触到限位开关时，开关断开，EL±有效，禁止机械部件向原方向继续运动。

限位开关信号输入端子号如表3-3所示。

表3-3 限位信号输入端子表

J21针脚号名称说明

18 ELx+ X轴正限位信号输入

19 ELx- X轴负限位信号输入

20 Ely+ Y轴正限位信号输入

21 Ely- Y轴负限位信号输入

22 ELz+ Z轴正限位信号输入

23 ELz- Z轴负限位信号输入

24 Elu+ U 轴正限位信号输入 25

Elu-

U 轴负限位信号输入

3.4 急停信号接口电路

为保证控制系统安全，SMC6480控制器设有紧急停止信号EMG 输入端口。当紧急停止信号有效时，所有轴的电机运动将停止。EMG 信号输入端口位于面板上的右下角。

紧急停止信号输入电路图如3-5所示。

图3-5 急停信号接口电路图

3.5 通用数字输入信号接口电路

SMC6480控制器为用户提供了16路光电隔离的通用数字输入信号和16路非隔离

的通用数字输入信号，可用于开关、传感器或其它信号的输入。 A．带光电隔离的通用数字输入信号

带光电隔离的通用数字输入信号接口原理图如图3-6所示。

图3-6 带光电隔离的通用数字输入信号接口电路图

带光电隔离的通用数字输入信号端子号如表3-4所示。

表3-4 带光电隔离的通用数字输入信号端子表

J11针脚号

名称

说明

1 IN1 输入口1

2 IN2 输入口2 3

IN3

输入口3

4 IN4 输入口4

5 IN5 输入口5

6 IN6 输入口6

7 IN7 输入口7

8 IN8 输入口8

9 IN9 输入口9

10 IN10 输入口10

11 IN11 输入口11

12 IN12 输入口12

13 IN13/INP1 输入口13/第一轴到位信号

14 IN14/INP2 输入口14/第二轴到位信号

15 IN15/INP3 输入口15/第三轴到位信号

16 IN16/INP4 输入口16/第四轴到位信号

注意：IN13~16可用软件定义为专用输入端口。

B．非隔离的通用数字输入信号

非隔离的通用数字输入信号在和外部设备连接时，需要用户增加光电隔离电路；否则，外部干扰信号将会影响内部电路的正常工作。非隔离数字输入口的典型光电隔离电路如图3-7所示。

非隔离的数字输入信号端口在JPIO1、插座上，其端子号如表3-5所示。

表3-5 JPIO1的非隔离通用数字输入信号端子表

JPIO1针脚号名称说明

1 IN17 非隔离输入口17

2 IN18 非隔离输入口18

3 IN19 非隔离输入口19

4 IN20 非隔离输入口20

5 IN21/ALM1 非隔离输入口21/第一轴报警信号 *

6 IN22/ALM2 非隔离输入口22/第二轴报警信号 *

7 IN23/ALM3 非隔离输入口23/第三轴报警信号 *

8 IN24/ALM4 非隔离输入口24/第四轴报警信号 *

9 IN25/手轮PA 非隔离输入口25/手轮PA输入

10 IN26/手轮PB 非隔离输入口26/手轮PB输入

11 IN27/10倍频非隔离输入口27/10倍频

12 IN28/100倍频非隔离输入口28/100倍频

13 IN29/手轮X轴非隔离输入口29/手轮X轴使能

14 IN30/手轮Y轴非隔离输入口30/手轮Y

轴使能

15 IN31/手轮Z轴非隔离输入口31/手轮Z轴使能

16 IN32/手轮U轴非隔离输入口32/手轮U轴使能

注意：IN29~32可用软件定义为专用输入端口。

IN22~24可用软件定义为专用输入端口。

3.6 通用数字输出信号接口电路

SMC6480控制器为用户提供了8路带光电隔离的通用数字输出信号、16路非隔离的通用数字输出信号。

A．带光电隔离的通用数字输出信号

8路带光电隔离的通用数字输出信号都采用集电极开路输出。OU1、OUT2由MOS 管驱动,输出电流可达1A，可直接驱动小型继电器等外设。其电路图如图3-8所示；OUT3~OUT8由ULN2803驱动，其电路原理图如图3-9所示。通用数字输出信号端子号如表3-7所示。

图3-8 OUT1和OUT2输出信号电路图

U T2）

图3-9 OUT3至OUT8输出信号电路图

表3-7 通用数字输出信号端子表

J11针脚号

名称

说明

17 OUT1 输出口1 18 OUT2 输出口2 19 OUT3 输出口3 20 OUT4 输出口4 21 OUT5 输出口5

22 OUT6 输出口6 23 OUT7 输出口7 24

OUT8

输出口8

通用数字输出信号控制常用元器件的接法如下：发光二极管:

通用数字输出端口控制发光二极管时，需要接一限流电阻R ，限制电流在10mA 左右，可根据外部电源的电压计算电阻值。电压为24V 时，电阻可取2K 。其原理图如图3-10所示。

图3-10 输出口接发光二极管

T 4~8）

外部电源24 VDC

ULN2803

灯丝型指示灯:

通用数字输出端口控制灯丝型指示灯时，为提高指示灯的寿命，需要接预热电阻R ，电阻值的大小，以电阻接上后，输出口为1时，灯不亮为原则。原理图如图3-11所示。

图3-11 输出口接灯丝型指示灯

小型继电器:

继电器为感性负载，必须并联一个续流二极管，以保护SMC6480的输出口驱动

元件ULN2803。继电器接线图如图3-12。

图3-12 接小型继电器的原理图

注意：在使用通用数字输出端口时，切勿把外部电源直接接至通用数字输出端口上，则会损坏ULN2803。

B．非隔离的通用数字输出信号

SMC6480控制器在JPIO1上设有16路非隔离的通用数字输出信号。在与外设连接

时，用户应该采用光电隔离接口电路，以提高控制系统的抗干扰能力。典型的光电隔

外部电源24 VDC

ULN2803