OCTOPUS系列產(chǎn)品簡介

1.   什么是OCTOPUS系列產(chǎn)品

隨著自動化應用水平的提高，越來越多的自動化設備使用步進電機進行控制，特別在醫(yī)療設備等領域，電流在2安培以下的步進電機的被大量使用，并且在一臺設備中使用動輒十幾多則幾十只步進電機的情形多有發(fā)生。如何選擇一種合理的架構，簡單而有效地控制這些電機的工作，成為一個成功的系統(tǒng)設計方案所必須考慮的問題。

目前市場上步進電機驅動的最常用方式是一個驅動器驅動一個步進電機，其步進脈沖和轉動方向由外部提供，其細分數(shù)和電流設置通過撥碼開關來完成，其結構如圖1.1所示。

圖1.1

這種方式的缺點如下：1.由于一個驅動器驅動一個電機，集成度低，體積比較龐大；2.用戶控制板對于每一個驅動器提供驅動控制，每一個驅動器至少需要用戶控制板提供兩個I/O口來控制，當電機數(shù)較多時，用戶控制板的負荷顯著增加；3.實現(xiàn)電機的多點控制較為困難（即使不是不可能的話）；4.用戶控制板和每個驅動器都有連線，使得用戶控制板成為連線的中心，從某種程度上制約了驅動器的擺放位置，也使得線纜過多過長，增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性；5.由于所有的功能必須由開發(fā)者自己完成，所以開發(fā)周期長，開發(fā)成本高。

OCTOPUS系列產(chǎn)品使用一種全新的架構技術（稱為OCTOPUS網(wǎng)絡架構，該技術正在專利申請中）來實現(xiàn)步進電機相關的應用(但不限于步進電機相關的應用)。其結構如圖1.2所示。

圖1.2 OCTOPUS網(wǎng)絡架構

圖1.2中的核心板正是本文要介紹的OCTOPUS系列產(chǎn)品所包含的主要內容之一。那么核心板（KERNEL BOARDS）和用戶板(CUSTOM BOARDS)以及廣義用戶板(GENERAL CUSTOM BOARDS)的定義是什么呢？一個非常貼切的比喻來自機械制造行業(yè)的術語：核心板相當于標準件，而用戶板相當于非標件。和標準件相仿，核心板是在工廠預制的，滿足特定功能的PCB板；其特征在于，每塊核心板實現(xiàn)自己特定的功能，譬如用于驅動電機，或用于驅動繼電器，或同時接受傳感器信息；每塊核心板由唯一的ID來標識；每塊核心板都有一個或多個RS232/RS422通信口，可用來連接廣義用戶板；核心板和核心板之間通過高速內部總線相連接，構成一個核心子系統(tǒng)。用戶板是一個完整系統(tǒng)中用來實現(xiàn)用戶自定義功能、或作為系統(tǒng)主控的PCB板。廣義用戶板則包括用戶板、上位機以及其它擔當某個功能的電腦（運行特定軟件，譬如MyOctopus軟件），所有的廣義用戶板構成了外圍子系統(tǒng)。核心子系統(tǒng)和外圍子系統(tǒng)構成一個完整的應用系統(tǒng)。廣義用戶板通過任意一個RS232/RS422通信口，與所有的核心板進行通信，間接地控制核心板完成相應的功能；同時，廣義用戶板還可以通過同一個RS232/RS422通信口與其它的廣義用戶板進行通信（當然用戶可以選擇在用戶板和用戶板之間架設其它的通信鏈路）。所有的廣義用戶板在系統(tǒng)中處于相同的地位，因此，構成的系統(tǒng)是一個完備的多主系統(tǒng)，具有極其優(yōu)秀的實時響應能力。

目前可提供三類核心板：1.多路步進電機驅動板（簡稱電機驅動板）；2.通用輸入輸出板（簡稱IO板）；3.通信擴展板（簡稱擴展板）。在不遠的將來，將根據(jù)用戶的應用需求，推出更多的類別和型號。當然，它們都毫不例外地統(tǒng)一在OCTOPUS網(wǎng)絡框架之下。

除了上面提到的核心板以外，OCTOPUS系列產(chǎn)品的另一個重要內容是MyOctopus軟件，這是為OCTOPUS網(wǎng)絡架構量身定做的，它可以對每塊核心板進行參數(shù)設定，可以實時操作核心板上的功能部件（譬如電機驅動或繼電器操作），可以通過內含的prototype Builder腳本語言在幾分鐘之內構造一個完全可并發(fā)運行的、解釋執(zhí)行的用戶程序，讓你的應用系統(tǒng)“真實地”動起來，而不是“仿真”運行。

                              2.   OCTOPUS系列產(chǎn)品的特點

OCTOPUS網(wǎng)絡架構具有如下突出優(yōu)點：

l        物理結構簡潔，相比傳統(tǒng)形式線纜大幅度減少；

l        分布式結構，核心板可以和相關的外設以及用戶板放置在一起，而核心板之間距離可以相對很遠，之間用高速內部總線連接；

l        可堆疊，所有核心板具有兼容的安裝孔位，從而節(jié)省安裝空間

l        理想的多主結構，本質上適合于多點控制，相對于傳統(tǒng)485的單主方式，具有質的飛躍；

l        精心設計的控制命令集，用戶可以使用該控制命令集編寫上位機控制軟件或用戶板控制軟件；

l        MyOctopus軟件提供了產(chǎn)品開發(fā)的極好的輔助調試手段，通過軟件所含的“原型構造器”可以用通過“PrototypeBuilder腳本”方式方便地構造和改變原型系統(tǒng)，提前驗證機械配合是否良好，盡早發(fā)現(xiàn)潛在問題；

l        支持利用內部總線提供用戶板和用戶板之間的小數(shù)據(jù)量通信；

l        獨特的速停觸發(fā)機制，加快電機控制響應速度；

l        采用OCTOPUS網(wǎng)絡架構進行開發(fā)，大大減少了產(chǎn)品開發(fā)的工作量，大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。用戶唯一要考慮的就是實現(xiàn)應用邏輯和核心板不支持的其它特殊功能而已；

                       3.   使用OCTOPUS系列產(chǎn)品的步驟

1.        根據(jù)目標系統(tǒng)所要支持的步進電機數(shù)量（目前僅支持2A以下步進電機，2A以上的步進電機要單獨處理）以及它們的物理位置確定需要的多路步進電機驅動板的數(shù)量；

2.        根據(jù)繼電器輸出的負載的數(shù)量及物理位置確定需要的通用輸入輸出板的數(shù)量；

3.        根據(jù)所要連接用戶板的數(shù)量確定是否需要使用通信擴展板；

4.        根據(jù)用戶板與相關核心板的距離確定是使用RS232還是RS442接口；保險起見，一般兩者距離超過3米可以考慮使用RS422接口；較短距離使用RS232接口；兩者在軟件協(xié)議上是完全一致的。如果要將電腦和RS422接口相連，可以考慮使用一個USB-RS422轉接器（本公司可提供）即可，該轉接器模擬了一個串口；

5.        根據(jù)所要構建的目標系統(tǒng)，為每一個電機、傳感器和繼電器負載命名，譬如電機命名為MA,MB,...；傳感器命名為SA,SB,...；閥命名為VA,VB,...;泵命名為PA,PB...;你完全可以用你自己的方式命名；

6.        建立一張配置表，內容包括每塊核心板的ID；對于步進電機驅動板來說，每一個驅動通道對應的電機名（上述的MA,MB...）細分數(shù)和電流值,對于通用輸入輸出板來說，每個驅動通道對應的負載(如上述的VA,VB ,PA,PB...);每塊核心板的傳感器通道所對應的傳感器（入上述的SA,SB,...）;

7.        根據(jù)說明自行制作或由本公司代為定制給定長度的兩線內部總線，通過內部總線將所有的核心板按任意次序連接起來，在總線的兩端插上本公司提供的終結器；不要插任何負載；

8.        將一臺運行MyOctopus軟件的電腦的串口（或USB轉232轉接器或USB轉422轉接器）連接到其中任意一塊核心板的RS232（或RS422）通信口；

9.        為每塊核心板插上合適的控制電源和驅動電源，并上電；

10.    運行MyOctopus軟件為每塊核心板設定ID，可以根據(jù)配置表為每個步進電機驅動板的每個通道設置正確的細分和電流值，也可以先統(tǒng)一設置一個較小的電流值（譬如0.1A）,以后再修改；切忌設置一個大的電流值而連接了一個小電流電機，這會導致電機劇烈發(fā)熱直至燒毀，并有可能燒毀驅動板；

11.    切斷所有控制和驅動電源，連接電機、負載和傳感器；然后再上電；

12.    可以在MyOctopus軟件中看到你的目標系統(tǒng)的實時情況，你可以通過手動方式操作電機和繼電器的狀態(tài)，實時看到傳感器的狀態(tài)改變；

13.    如果一切正常，就可以開始編寫PrototypeBuilder腳本了，這是個很簡單、但功能強大，可選擇運行，可跟蹤的多線程腳本，可以讓你的目標系統(tǒng)并發(fā)運行，而做到這一點只要花幾分鐘編寫一些簡單的一些腳本語句就搞定了；

14.    系統(tǒng)正常了，你可以用OCTOPUS產(chǎn)品提供的命令集設計你自己的上位機系統(tǒng)和用戶板了；而此時，先前的PrototypeBuilder腳本就是你的邏輯藍本；

4.   產(chǎn)品選型

型號	說明
OCT@MD-A2-C4-S8-D8	4路步進電機控制，RS232接口
OCT@MD-A2-C4-S8-D8-422	4路步進電機控制，RS422接口
OCT@IO-R8-S8	通用8路輸出/8路輸入板,RS232接口
OCT@IO-R8-S8-422	通用8路輸出/8路輸入板,RS422接口
OCT@IO-S20	通用20路輸入板，RS232接口
OCT@IO-S20-422	通用20路輸入板，RS422接口
OCT@EX-P2	2路通信擴展板，全部RS232接口
OCT@EX-P4	4路通信擴展板，全部RS232接口
OCT@EX-P6	6路通信擴展板，全部RS232接口
OCT@EX-P2-422	2路通信擴展板，全部RS422接口
OCT@EX-P4-422	4路通信擴展板，全部RS422接口
OCT@EX-P6-422	6路通信擴展板，全部RS422接口

 

 

5.   部分產(chǎn)品實物照片

圖5.1電機驅動板（OCT@MD-A2-C4-S8-D8）

圖5.2 IO板OCT@IO-R8-S8

圖5.3擴展板OCT@EX-P4

6.   多塊核心板互聯(lián)應用實例

圖6.1給出一個有4塊不同核心板互聯(lián)的假想應用實例，它有兩塊多路步進電機驅動板、一塊IO板以及一塊通信擴展板組成，其中為強調板間互聯(lián)，電源、電機、負載和傳感器等在圖中都沒有繪出。除了核心板以外，系統(tǒng)中還連接了3塊用戶板，一個上位機，和一臺運行MyOctopus軟件的電腦。

圖6.1一個有4塊不同核心板互聯(lián)應用實例（均使用RS232接口）

7.   MyOctopus操作界面

圖7.4原型構造器界面

說   明

                  為無錫市恒運隆科技有限公司的注冊商標。

                   為MyOctopus軟件標識。