仕様
2軸モータコントロールボード

CAT309 MC-2
取り扱い説明書2008.04.14 - 2009.04.28

RoHS Compliant

概要
CAT309 MC-2はコントロールICに日本パルスモーター(株)のPCL6123を使用した2軸モータコントロールボードです。PCL6123が持っている各種のコマンドにより、パルスモータやサーボモータを使用した色々な制御を簡単に行なうことができます。
基本動作として定速、直線加減速、S字加減速、連続動作、位置決め動作、原点復帰動作、直線補間動作などの制御が行なえます。 本ボード単体での制御軸数は2軸ですが、複数枚のCAT309 MC-2を使用することにより多軸での位置決めや直線補間制御にも対応できます。
モータドライバ系信号、メカ系信号はフォトカプラでアイソレーションされています。また指令パルスは差動ドライバ出力になっていますので機器とは簡単に接続できます。

ブロック図

CLK

SW3
CSTA
CSTP
CSD
3.3V

VDD

アドレス比較CAT300
BUS A3-A0

本ボードではアドレスとしてA<11:0>の12ビットを使用してデコードしていますが、上位4ビットA<11:8>は[0000B]に固定です。A<7:4>の4ビットをディップスイッチ【SW1】で設定してボードの先頭アドレスを選択します。(【表1】参照) またコントロールIC(PCL6123)内蔵のレジスタは下位4ビットA<3:0>により選択されます。(【表2】参照)
選択した先頭アドレスに下位4ビットA<3:0>の値(0～Ｆ)を加えたアドレスのレジスタにアクセスできます。

14P
CSTP

指令パルス出力 [x,y 軸]
OUT,DIR

CSD

差動ドライバIF0,IF1SW5,6

P0x
2 軸パルス
コントローラCS

エンコーダ入力 [x,y 軸]
EA,EB,EZ【 表2 】A<3:0>による選択内容
CN2

A<11:5>

モータドライバ系入力 [x,y 軸]
INP,ALM,P5(SRDY)
フォトカプラ

WR

A<11:8>はモータドライバ系出力 [x,y 軸]
ERC,P6(ARES),P7(SON)RD

フォトカプラRESET

RST(0000B)固定
40P
A<7:4>はIRQ0*-IRQ3*
SW2

40P

8BIT

データバス
バッファ

D7-D0

ELLx
ELLy

CEMG

D7～0

SW4

SW1で設定【表1】参照非常停止入力INT

フォトカプラCN3

メカ系入力 [x,y 軸]+EL,-EL,ORG,SD
フォトカプラ

SW1の設定
ボードの先頭アドレス
1 2 3 4 5 6－ ○ ○ ○ ● －070H－ ● ○ ○ ● －060H－ ○ ● ○ ● －050H－ ● ● ○ ● －040H－ ○ ○ ● ● －030H－ ● ○ ● ● －020H－ ○ ● ● ● －010H－ ● ● ● ● －000H●印はON、○印はOFF、－は未使用(ON,OFFどちらでも可)

5V

高速フォトカプラ

SW1の設定
ボードの先頭アドレス
1 2 3 4 5 6－ ○ ○ ○ ○ －0F0H－ ● ○ ○ ○ －0E0H－ ○ ● ○ ○ －0D0H－ ● ● ○ ○ －0C0H－ ○ ○ ● ○ －0B0H－ ● ○ ● ○ －0A0H－ ○ ● ● ○ －090H－ ● ● ● ○ －080H

PCL6123

バッファIORD

CN1

5V

CSTA

A3～0

IOWR

3.3V レギュレータ

パルサ入力など [x,y 軸]
PA,PB,PE,P4

CLK

SW1
A11-A4I/Oアドレスの設定【 表1 】SW1の設定とボードの先頭アドレス

水晶発振器
19.6608MHz

CN0●制御IC：PCL6123 × 1（日本パルスモーター製）●制御軸数：2軸（複数ボード使用での多軸制御も可能）●最大指令パルス周波数：9.8Mpps（基準クロック19.6608MHz）●位置決め管理範囲：-134,217,728 ～ +134,217,727（28bit)●加減速特性：直線,S字加減速（スローダウンポイント自動設定）●補間機能：2軸以上の任意の軸数で直線補間動作が可能●プリレジスタ：次動作設定用プリレジスタ機能有り◆指令パルス出力信号：差動ドライバIC出力(AM26C31相当)(OUTP, OUTN)、(DIRP, DIRN) [RS422準拠、出力電流±20mAMAX]◆エンコーダ入力信号：高速フォトカプラ入力(TLP115A相当)(EAP, EAN)、(EBP, EBN)、(EZP, EZN)
[入力電流 7～16mA]
エンコーダ入力の最大応答周波数：2.0MHz◆モータドライバ系入力信号：フォトカプラ入力(TLP281相当)
INP, ALM, P5(SRDY)[入力電流 約6mA/外部24V電源]◆モータドライバ系出力信号：ダーリントンカプラ出力(TLP127相当)
ERC, P6(ARES), P7(SON)[出力電流/許容電圧：15mAMAX/30V]◆メカ系入力信号：フォトカプラ入力(TLP281相当)+EL, -EL, ORG, SD, CEMG
[入力電流 約6mA/外部24V電源]◆パルサ入力信号など：コントロールIC (PCL6123)に直接入出力
PA, PB, PE, P4[TTLレベル信号]《注記》◆印の項目の信号はＸ,Ｙ各軸にあります (CEMGは除く)●PCL6123のCPUインタフェース：8ビットI/F (IF0,IF1ピン=Hレベル)●使用温度範囲：0 ～ 55℃●電源電圧：5V±5％
消費電流：300mA MAX●基板寸法：107×126mm
取付穴寸法：99×118mm (4-φ3.5)●基板材質：FR-4, 1.6t, 4層基板
質量：約76g

10P

A<3:0>
0FH
0EH
0DH
0CH
0BH
0AH
09H
08H
07H
06H
05H
04H
03H
02H
01H
00H

選択内容
Y軸 入出力バッファ (bit 31～24)
Y軸 入出力バッファ (bit 23～16)
Y軸 入出力バッファ (bit 15～ 8)
Y軸 入出力バッファ (bit 7～ 0)
Y軸 サブステータスの読出し
Y軸 汎用入出力ポートの書込み/読出し
Y軸 軸指定/メインステータス(bit15～8)Y軸 制御コマンド/メインステータス(bit 7～0)
X軸 入出力バッファ (bit 31～24)
X軸 入出力バッファ (bit 23～16)
X軸 入出力バッファ (bit 15～ 8)
X軸 入出力バッファ (bit 7～ 0)
X軸 サブステータスの読出し
X軸 汎用入出力ポートの書込み/読出し
X軸 軸指定/メインステータス(bit15～8)X軸 制御コマンド/メインステータス(bit 7～0)

信号名称 ・ PCL6123の資料
コネクタピン配列表【CN1,CN2,CN3】の入出力信号名はアルファベットの小文字の" x "又は" y "を信号名に添えて2軸を区別しています
が、各軸の機能・動作は同じですので、以下の説明では軸を表す部分をシャープ記号" # "に置き換えた共通名称で説明しています。
また、この取り扱い説明書ではボード固有の事項のみについて記述していますので、 コントロールIC(PCL6123)の詳細機能や使用方法などは、日本パルスモータ(株)のホームページなどからマニュアルや資料を入手して参照願います。

■ モータドライバとの接続例● 差動ラインレシーバ、差動信号対応フォトカプラ入力へ接続● 通常のフォトカプラ入力へ接続『パルスコントロールLSI PCL6113/6123/6143 ユーザズマニュアル』『レジスタ計算ファイル』など

指令パルス出力信号■ 機能≪ ( OUT#P , OUT#N )、( DIR#P , DIR#N ) ≫サーボ(パルス)モータドライバへの指令パルス出力信号です。
PCL6123の環境レジスタ1(RENV1)の設定により、次の指令パルス出力モードが選択できます。
・共通パルスモード(4種類)
OUT#端子から(＋),(－)両方向共用の指令パルスを出力します。
DIR#端子から動作方向判別としてHiまたはLowレベルを出力します。
・2パルスモード(2種類)
OUT#端子から(＋)方向の指令パルスを出力します。
DIR#端子から(－)方向の指令パルスを出力します。
・90度位相差モード(2種類)
OUT#端子およびDIR#端子から90度位相差の指令パルス信号を出力します。
■ 出力インターフェース
本ボードからの指令パルス出力は下図の様にAM26C31(又は相当品)を使用して差動信号で出力しています。

エンコーダ入力信号■ 機能≪ ( EA#P , EA#N )、( EB#P , EB#N ) ≫サーボモータ(ドライバ)もしくは機械系に取り付けたロータリーエンコーダなどからのフィードバックパルス信号を入力して、PCL6123
内蔵のカウンタにより位置管理を行なう時に使用します。 パルス信号は90度位相差モード(1,2,4逓倍可能)または2パルスモードでEA#、EB#端子に入力できます。
≪ ( EZ#P , EZ#N ) ≫ロータリーエンコーダから1回転に1パルス出力されるZ相信号やパルスモータドライバからの励磁相原点信号を入力します。 EZ#信号を使用することで原点復帰動作の精度が向上します。
■ 入力インターフェース
エンコーダ入力信号は高速フォトカプラによるアイソレーション入力になっています。 差動ラインドライバ出力・オープンコレクタ出力・フォトカプラ出力などの機器と接続できます。

X軸のOUT信号：(OUTxP,OUTxN)、 Y軸のOUT信号：(OUTyP,OUTyN)
X軸のDIR信号：(DIRxP,DIRxN)、 Y軸のDIR信号：(DIRyP,DIRyN)
Hiレベル出力電流：-20mAMAX、 Lowレベル出力電流：20mAMAX
電源ON時やリセット時にはAM26C31の差動出力はハイインピーダンスになります。 PCL6123のX軸の汎用I/Oポート端子P0x/FPUxを、環境設定レジスタ2(RENV2)で汎用出力に設定し、Hiレベルを出力するとAM26C31の全ての差動出力がイネーブルになります。(Y軸のI/Oポート
端子P0y/FPUyは使用していません)

差動ラインドライバ出力の機器とは直接接続できます。 オープン
コレクタやフォトカプラ出力の機器を接続する場合は、外部電源電圧に応じた抵抗を外部に接続して下さい。
なおPCL6123の各入力端子(EA#、EB#、EZ#)は、フォトカプラの入力
LED通電時にHiレベル、非通電時にLowレベルになります。
■ エンコーダとの接続例● 差動ラインドライバ出力と接続■ 出力切り替えスイッチ【SW5,SW6】
差動ドライバの正相側出力( OUTxP、DIRxP、OUTyP、DIRyP )はスイッチ【SW5,SW6】の設定により、5V電源出力に切り替えできます。
スイッチ【SW5】でX軸、スイッチ【SW6】でY軸の信号を切り替えできます。
スイッチ番号
SW5-1
SW5-2
SW6-1
SW6-2

スイッチのレバー位置
A側
B側
OUTxP を出力
DIRxP を出力
5V を出力OUTyP を出力
DIRyP を出力

● オープンコレクタ ／ フォトカプラ出力と接続

使用電圧(E)
5V
12V
24V

外部抵抗(R)
150Ω 1/16W
1KΩ 1/6W
2.7KΩ 1/4W

モータドライバ系入力信号■ 機能≪ INP# ≫サーボドライバの位置決め完了(インポジション)信号を入力します。入力論理はソフトで設定できます。
≪ ALM# ≫モータドライバにアラームが発生したとき、モータを即停止/減速停止させるための入力です。入力論理はソフトで設定できます。
≪ P5# (SRDY) ≫モータドライバの準備完了出力に接続しドライバが動作可能か確認します。 汎用入力(P5#)なので他の目的での使用もOKです。
■ 入力インターフェース
フォトカプラのアイソレーション入力です。X軸は【CN2-9A】、Y軸は【CN2-18A】が24V電源のコモンピンです。
PCL6123の入力はフォトカプラのLEDが通電時にLowになります。

「ONで正論理」になります。
SW-OFF(負論理) フォトカプラ LED が通電時、エンドリミットが動作したと判断
SW-ON (正論理) フォトカプラ LED が非通電時、エンドリミットが動作したと判断

非常停止入力信号■ 機能≪ CEMG ≫非常停止入力です。 PCL6123のCEMG*入力がLowレベルになると2軸とも即停止します。この非常停止入力の有効/無効をスイッチ【SW4-3】で選択できます。 スイッチが「OFFで有効」、「ONで無効」になります。
■ 入力インターフェース
フォトカプラのアイソレーション入力です。
【CN3-1A】が24V電源ピンです。 PCL6123のCEMG*入力はフォトカプラのLEDに通電していない
時Lowレベルで、LED通電時はHiレベルになります。

モータドライバ系出力信号■ 機能≪ ERC# ≫原点復帰時や緊急停止時に、サーボドライバの偏差カウンタをクリアする信号です。 出力論理はソフトで設定できます。
≪ P6#(ARES) ≫主に、モータドライバのアラーム状態をリセットする信号として使用します。 汎用出力(P6#)なので他の目的で使用してもかまいません。
≪ P7#(SON) ≫主に、モータを運転可能状態にするサーボON信号として使用します。
汎用出力(P7#)なので他の目的で使用してもかまいません。
■ 出力インターフェース
ダーリントンフォトカプラのアイソレーション出力です。 X軸は【CN2-9B】、Y軸は【CN2-18B】がGND24のコモンピンです。 PCL6123の出力がLowレベルでフォトカプラの出力トランジスタがONになります。

パルサ入力信号など■ 機能≪ PA#/+DR# 、PB#/-DR# ≫手動パルサなどの外部パルス入力や、外部スイッチ入力で動作させる時に使用する信号です。
≪ PE# ≫
この入力がLowの時、(PA#/+DR#、PB#/-DR#)信号が有効になります。
≪ P4#/CP2# ≫汎用のI/O(P4#)信号で用途は自由です。(PCL6123は3.3V動作ICなのでこの信号を出力とした場合、出力電圧を3.3V以上には出来ません)■ 入出力インターフェース
PCL6123の信号を5Vにプルアップして、そのままコネクタ【CN1】に引き出しています。(PCL6123は3.3V動作ICですが、5V入力可能です)

メカ系入力信号基準クロック■ 機能≪ +EL# 、-EL# ≫(+)方向および(-)方向のエンドリミット入力です。動作方向のエンドリミットスイッチが動くとモータは即停止/減速停止します。
≪ SD# ≫
減速または減速停止入力信号です。原点復帰動作モードなどで使用します。 入力論理はソフトで設定できます。
≪ ORG# ≫原点復帰動作モード時に、原点位置確定用信号として入力します。
入力論理はソフトで設定できます。
■ 入力インターフェース
フォトカプラのアイソレーション入力です。 【CN3-1A】が24V電源のコモンピンです。
PCL6123の入力はフォトカプラのLEDが通電時にLowになります。

PCL6123 のCLK ピンに供給する基準クロック用として、周波数19.6608MHzの水晶発振器を実装しています。この発振器の出力はスイッチ【SW3-1】の設定によりバスコネクタ【CN0】の19Aピンにも出力できます。(19Aは未使用ピンです)
またPCL6123に入力する基準クロックを、このボード上の発振器から供給するか、又はバスコネクタ【CN0】の19Aピンから供給するかをスイッチ【SW3-2】により選択できます。

・CAT309を1枚で使用時、または複数枚使用時でも各ボードの動作を同期させる必要が無いときは【SW3】を次の設定で使用します。
【SW3-1】、【SW3-2】のスイッチレバー位置を共に"A"側に設定。

■ エンドリミット入力(+EL#,-EL#)の論理設定
スイッチ【SW4-1】でX軸、【SW4-2】でY軸のエンドリミット信号(+EL#,-EL#)の入力論理を設定できます。スイッチが「OFFで負論理」、

・CAT309を複数枚使用した直線補間制御など全ボードを共通のクロックで動作させたい時は、任意の1枚のボードの発振器出力をバス(19Aピン)に出力し、他のボードはバス(19Aピン)からクロックの供給を受けて動作させます。
【SW3】の設定は次の様になります。
任意の1枚のCAT309は【SW3-1】、【SW3-2】共に"B"側に設定。
残りの CAT309 は【SW3-1】を"A"側、【SW3-2】を"B"側に設定。

同時スタート・減速・停止 信号
PCL6123を複数個使用(CAT309を複数枚使用)して多軸で直線補間を行なう場合など、各PCL6123のCSTA*,CSD*,CSTP*ピン同士を各々接続し、スタート・減速・停止タイミングを同期させる必要があります。
このためCAT309ではPCL6123のCSTA*,CSD*,CSTP*信号をバスコネク
タ【CN0】の未使用ピンに引き出し、バス経由で各ボード上のPCL6123間を接続することにより同期が取れる様にしています。

入出力コネクタのピン配列
CN3

CN2

CN1A
B
51A
B

AB
20 19

3 2 1

7

2 1

コネクタをボードの外側から見た図です【 CN1 】ピン配列（パルサー入力信号)

未使用信号、未使用スイッチ
・ 以下のPCL6123の信号(各軸)は本ボードでは使用していません。
[ BSY、FUP、FDW、MVC、CP1、CP2 ] オープン
[ PCS、LTC ] 直接GNDにプルダウン済み[ P0/FUP、P1/FDW、P2/MVC、P3/CP1 ] 4.7KΩでプルダウン済み注記 ) X 軸の P0/FUP 信号は、 指令パルス出力 用差動ドライバ IC(AM26C31)のゲート制御に使用しています。
・ スイッチ【SW4-4】は未使用です。ON/OFFどちらでもOKです。

信号名
ピン番号
5V
1A
1B
PAx/+DRx
2A
2B
PBx/-DRx
3A
3B
PEx
4A
4B
PAy/+DRy
5A
5B
PBy/-DRy
6A
6B
PEy
7A
7B
・5V は本ボードからの出力です。

【 CN2 】ピン配列（モータドライバ系入出力信号）
信号名
OUTxP / 5V
DIRxP / 5V
EAxP
EBxP
EZxP
INPx
P5x(SRDY)
P7x(SON)
24V
OUTyP / 5V
DIRyP / 5V
EAyP
EByP
EZyP
INPy
P5y(SRDY)P7y(SON)
24V
5V
5V

割り込み信号
停止割り込み、エラー割り込み、イベント割り込みなど、PCL6123から割り込みを発生させることができます。
PCL6123の割り込み出力(INT*)はオープンコレクタのバッファICを通して、ディップスイッチ【SW2】で選択したバスコネクタの割り込み要求信号線(IRQ0*～IRQ3*)に、負論理で出力されます。

ディップスイッチ【SW2】は使用する割り込み要求信号(IRQ0*～
IRQ3*)のスイッチのみをONにし、他のスイッチはOFFにして下さい。
また割り込みを使わない場合は全てのスイッチをOFFにして下さい。

PCL6123のアクセスサイクルタイム
PCL6123のコマンドレジスタや入出力バッファに連続してアクセスする場合、 PCL6123のコマンド処理時間確保のために次のアクセスサイクルタイム規定があります。
① (コマンド書き込み)～(次のコマンド書き込み)間、(レジスタ書き込みコマンド)～(入出力バッファの書き換え)間、(レジスタ読み出しコマンド)～(入出力バッファの読み出し)間には、基準クロックの4周期分以上(CLK=19.6608MHz時で約204nSec)のコマンド処理時間を確保。
② (入出力バッファへの書き込み)～(次の入出力バッファへの書き込み)間には、基準クロック2周期分以上(CLK=19.6608MHz時で約102nSec)の処理時間を確保。

信号名
GND
GND
GND
P4x/CP2x
GND
GND
P4y/CP2y

ピン番号
1A
1B
2A
2B
3A
3B
4A
4B
5A
5B
6A
6B
7A
7B
8A
8B
9A
9B
10A
10B
11A
11B
12A
12B
13A
13B
14A
14B
15A
15B
16A
16B
17A
17B
18A
18B
19A
19B
20A
20B

信号名
OUTxN
DIRxN
EAxN
EBxN
EZxN
ALMx
P6x(ARES)
ERCx
GND24
OUTyN
DIRyN
EAyN
EByN
EZyN
ALMy
P6y(ARES)
ERCy
GND24GND
GND

・5Vは本ボードからの出力です。
・(9A)ピンと(18A)ピンの24Vはボード上で接続されていません。 両方とも24V電源の＋側に接続して下さい。
・(9B)ピンと(18B)ピンのGND24はボード上で接続されていません。 両方
とも24V電源の－側に接続して下さい。

【 CN3 】ピン配列（メカ系入力信号)
信号名
24V
ORGx
+ELx
ORGy+ELy

ピン番号
1A
1B
2A
2B
3A
3B
4A
4B
5A
5B

信号名
CEMG
SDx
-ELx
SDy-ELy・【 CN3 】の24Vは【 CN2 】の24Vとボード上で接続されていません。24V
電源の＋側に接続して下さい。

入出力コネクタの型番■ 入出力用コネクタCN1、CN2、CN3の型番 (オムロン)

このためPCL6123からはウェイトリクエスト信号(WRQ*)が出力されていますがCAT309ではこの信号を使用していません。
CAT300シリーズのCPUボードは、各取り扱い説明書の内容に従ってCPUのウェイト設定やバスコントローラの設定を行なえば、PCL6123からのウェイトリクエスト信号無しでも、アクセスサイクルタイムが自動的に確保できる様になります。 (ソフトウェア上の考慮も必要ありません)

名称ヘッダー(基板側)
ソケット＋ストレインリリーフ
2列ソケット(バラ線圧接用)
セミカバー(バラ線圧接用)
ロックレバー

CN1型番
XG4C-1434
XG4M-1430-T
XG5M-1432-N
XG5S-0701

CN2型番
XG4C-4034
XG4M-4030-T
XG5M-4032-N
XG5S-2001
XG4Z-0002

CN3型番
XG4C-1034
XG4M-1030-T
XG5M-1032-N
XG5S-0501

・ソケット＋ストレインリリーフは本ボードに付属します。
・2 列ソケット(バラ線圧接用)は AWG24 用です。

注意!! 本製品を不適切な状態で使用されると発火・誤作動の可能性があり危険です●仕様範囲外の電圧を加えたり、過負荷で使用しないで下さい。
●サージ、ノイズ等が本製品に加わらない様、十分なノイズ対策を行って下さい。
●本製品は人命にかかわる状況や、極めて高い信頼性が要求される用途を目的として設計・製造されたものではありません。

エーワン株式会社〒486-0852 愛知県春日井市下市場町 6-9-20
TEL/FAX 0568-85-8511/8501
http://www.aone.co.jp/