Motorola RSG2PMC RSG2PMCF-NK2

一、概述

二、功能特点

• 多轴协同与高精度控制：支持4-8轴灵活配置，可根据场景需求扩展轴数，兼容步进电机与伺服电机驱动。具备位置控制、速度控制、转矩控制三种基础模式，可通过软件指令或硬件信号灵活切换。位置控制模式下，支持脉冲串（脉冲+方向、CW/CCW脉冲）与模拟量指令输入，定位精度达±0.001mm（配合高精度编码器）；支持直线插补、圆弧插补、螺旋线插补等多轴插补运算，实现复杂轨迹运动控制。同时集成电子齿轮功能，可实现主从轴速度同步；凸轮同步功能支持自定义凸轮曲线，适配装配、印刷等需要凸轮联动的场景。
• 高实时性与快速响应：采用DSP+FPGA异构计算架构，DSP负责运动控制算法运算，运算频率达1GHz，可快速处理多轴位置、速度闭环控制；FPGA负责脉冲输出、信号采集等实时性要求高的任务，脉冲输出频率高达2MHz，信号采集响应时间≤10μs。支持EtherCAT工业实时以太网通讯，通讯周期最短可达1ms，确保多轴控制指令的同步下发与状态反馈的实时上传，满足高速多轴联动场景的实时性需求。
• 丰富的接口与扩展能力：配备完善的控制与通讯接口，数字量输入接口32路（支持5-24V DC），可采集限位、急停、原点等传感器信号；数字量输出接口16路（继电器输出，容量2A/250V AC），可控制电机启停、电磁阀动作等执行机构。模拟量输入接口4路（0-10V DC），用于速度、转矩指令输入；模拟量输出接口4路（0-10V DC），可用于伺服驱动器控制。通讯接口配备1路EtherCAT、2路RS485（支持Modbus RTU协议）、1路以太网（支持TCP/IP协议），可与PLC、HMI、远程监控平台及其他控制器组网通讯。支持扩展模块接入，可根据需求扩展I/O点数、通讯接口类型等。
• 全方位安全与故障诊断：集成多重安全保护功能，支持急停信号、限位信号硬线接入，触发时立即切断所有轴输出，电机紧急停止；具备电机过流、过压、编码器故障等故障检测功能，可实时监测电机与驱动器状态，故障时快速触发保护并记录故障信息。内置完善的故障诊断模块，可通过软件读取故障代码（如轴超程、通讯中断、电机故障等），并提供故障原因与解决建议；支持实时监测各轴位置、速度、电流等运行参数，便于运维人员排查问题。
• 工业级高可靠性设计：采用宽温范围元器件，工作温度覆盖-20℃~60℃，存储温度范围-40℃~85℃，可适应高低温工业环境；输入输出信号具备2500V AC光电隔离功能，有效抵御电磁干扰，通过EN 61000-6-2工业电磁兼容标准认证；外壳采用阻燃铝合金材质，防护等级达IP30，具备抗振动（10-500Hz，0.5g加速度）、抗冲击（5g，11ms）能力，平均无故障运行时间（MTBF）达10万小时以上。
• 便捷的编程与调试：支持两种编程方式，一是通过摩托罗拉专用运动控制编程软件（如Motion Studio Pro）进行图形化编程，内置运动控制功能块（如轴启动、插补运动、凸轮同步等），拖拽式操作简化编程流程；二是支持IEC 61131-3标准编程语言（如梯形图、结构化文本ST），适配熟悉PLC编程的工程师。软件具备在线调试功能，可实时监控各轴运行状态、修改参数、强制输出信号；支持程序在线下载与升级，无需断开设备电源，提升调试效率。配备2.8英寸LCD显示屏与6个功能按键，可本地显示运行状态、故障代码及关键参数，支持本地参数设置与故障复位。

三、技术参数

四、工作原理

1. 控制指令接收环节：        控制器通过多种方式接收控制指令：一是通过编程软件下载的运动控制程序（如插补运动程序、凸轮同步程序），存储于内部Flash存储器中；二是通过EtherCAT、RS485等通讯接口接收上位系统（如PLC、HMI）下发的实时指令（如启动、停止、位置调整）；三是通过数字量输入接口接收外部传感器信号（如原点信号、限位信号、急停信号），作为运动控制的触发条件。
2. 接收的指令与信号经输入接口电路滤波、整形处理后，传输至核心控制单元，去除干扰信号，确保指令准确性。急停、限位等安全信号具备最高优先级，一旦触发，立即中断其他指令执行。
3. 运动规划与算法运算环节：        核心控制单元中的DSP处理器根据接收的指令，调用对应的运动控制算法进行运动规划。例如，当接收直线插补指令时，DSP根据目标位置、速度参数，计算各轴的运动轨迹与速度曲线（如S曲线加减速），确保运动平稳无冲击；当接收凸轮同步指令时，DSP根据预定义的凸轮曲线，计算主从轴的位置关系，生成从轴的速度指令。
4. 运动规划完成后，DSP将各轴的目标位置、速度指令传输至FPGA，由FPGA进行脉冲信号生成与实时信号处理，确保指令的实时执行。同时，DSP实时接收各轴的反馈信号，进行闭环控制运算。
5. 实时控制与电机驱动环节：        FPGA根据DSP下发的指令，生成对应的脉冲信号（如脉冲+方向信号）或模拟量信号，通过输出接口传输至伺服驱动器或步进电机驱动器。脉冲信号的频率决定电机转速，脉冲数量决定电机转动角度；模拟量信号的电压值决定电机速度或转矩。
6. 伺服驱动器或步进电机驱动器接收控制信号后，驱动电机按照指令运动。同时，电机内置的编码器将实时采集的位置、速度信号反馈至控制器的编码器接口，形成闭环控制。
7. 反馈调节环节：        编码器反馈的位置、速度信号经FPGA处理后，传输至DSP处理器。DSP将反馈的实际值与目标值进行对比，计算偏差值，通过位置环、速度环、转矩环PID算法进行调节，生成修正后的控制指令，再由FPGA转换为脉冲或模拟量信号输出至驱动器，调整电机运行状态，确保电机实际运动轨迹与目标轨迹一致。例如，当负载增加导致电机转速下降时，反馈速度低于目标速度，DSP立即增大输出脉冲频率，提升电机转速，使转速回升至目标值。
8. 安全保护与状态监测环节：        安全保护电路实时监测急停信号、限位信号、电机电流信号等关键参数，当检测到急停触发、轴超程、电机过流等异常情况时，立即发送信号至DSP，DSP快速切断脉冲输出，电机停止运行，同时触发故障报警。
9. 状态监测单元实时采集各轴运行参数（位置、速度、电流）、通讯状态、输入输出信号状态等数据，通过LCD显示屏本地显示，同时通过通讯接口上传至上位系统。当出现故障时，记录故障代码、故障时间等信息，便于运维人员排查。
10. 通讯交互环节：        控制器通过EtherCAT通讯接口与伺服驱动器建立实时通讯，下发控制指令并接收驱动器状态反馈，通讯周期最短1ms，确保多轴同步控制；通过RS485接口与PLC、HMI等设备通讯，实现数据交互与远程控制；通过以太网接口接入远程监控平台，支持程序下载、参数配置、状态监控等远程运维功能。

五、常见故障及解决办法