OCTOPUS系列產(chǎn)品簡介
1. 什么是OCTOPUS系列產(chǎn)品
隨著自動化應(yīng)用水平的提高，越來越多的自動化設(shè)備使用步進電機進行控制，特別在醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)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(shè)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(gòu)，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(shè)計方案所必須考慮的問題。
目前市場上步進電機驅(qū)動的最常用方式是一個驅(qū)動器驅(qū)動一個步進電機，其步進脈沖和轉(zhuǎn)動方向由外部提供，其細分數(shù)和電流設(shè)置通過撥碼開關(guān)來完成，其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。
圖1.1
這種方式的缺點如下：1.由于一個驅(qū)動器驅(qū)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(qū)動器提供驅(qū)動控制，每一個驅(qū)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(qū)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(qū)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(gòu)技術(shù)（稱為OCTOPUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該技術(shù)正在專利申請中）來實現(xiàn)步進電機相關(guān)的應(yīng)用(但不限于步進電機相關(guān)的應(yīng)用)。其結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。
圖1.2 OCTOPUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
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(nèi)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(shù)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(yù)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(qū)動電機，或用于驅(qū)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(nèi)部總線相連接，構(gòu)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(gòu)成了外圍子系統(tǒng)。核心子系統(tǒng)和外圍子系統(tǒng)構(gòu)成一個完整的應(yīng)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(yīng)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(shè)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(gòu)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(yīng)能力。
目前可提供三類核心板：1.多路步進電機驅(qū)動板（簡稱電機驅(qū)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(yīng)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(luò)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(nèi)容是MyOctopus軟件，這是為OCTOPUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)量身定做的，它可以對每塊核心板進行參數(shù)設(shè)定，可以實時操作核心板上的功能部件（譬如電機驅(qū)動或繼電器操作），可以通過內(nèi)含的prototype Builder腳本語言在幾分鐘之內(nèi)構(gòu)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(yīng)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(luò)架構(gòu)具有如下突出優(yōu)點：
l 物理結(jié)構(gòu)簡潔，相比傳統(tǒng)形式線纜大幅度減少；
l 分布式結(jié)構(gòu)，核心板可以和相關(guān)的外設(shè)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(nèi)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(jié)構(gòu)，本質(zhì)上適合于多點控制，相對于傳統(tǒng)485的單主方式，具有質(zhì)的飛躍；
l 精心設(shè)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(diào)試手段，通過軟件所含的“原型構(gòu)造器”可以用通過“PrototypeBuilder腳本”方式方便地構(gòu)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(nèi)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(yīng)速度；
l 采用OCTOPUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)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(yīng)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(qū)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(guān)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(zhuǎn)接器（本公司可提供）即可，該轉(zhuǎn)接器模擬了一個串口；
5. 根據(jù)所要構(gòu)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(nèi)容包括每塊核心板的ID；對于步進電機驅(qū)動板來說，每一個驅(qū)動通道對應(yīng)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(qū)動通道對應(yīng)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(yīng)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(nèi)部總線，通過內(nèi)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(jié)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(zhuǎn)232轉(zhuǎn)接器或USB轉(zhuǎn)422轉(zhuǎn)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(qū)動電源，并上電；
10. 運行MyOctopus軟件為每塊核心板設(shè)定ID，可以根據(jù)配置表為每個步進電機驅(qū)動板的每個通道設(shè)置正確的細分和電流值，也可以先統(tǒng)一設(shè)置一個較小的電流值（譬如0.1A）,以后再修改；切忌設(shè)置一個大的電流值而連接了一個小電流電機，這會導(dǎo)致電機劇烈發(fā)熱直至燒毀，并有可能燒毀驅(qū)動板；
11. 切斷所有控制和驅(qū)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(shè)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 OCTOPUS系列產(chǎn)品簡介 1. 什么是OCTOPUS系列產(chǎn)品 隨著自動化應(yīng)用水平的提高，越來越多的自動化設(shè)備使用步進電機進行控制，特別在醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)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(shè)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(gòu)，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(shè)計方案所必須考慮的問題。 目前市場上步進電機驅(qū)動的最常用方式是一個驅(qū)動器驅(qū)動一個步進電機，其步進脈沖和轉(zhuǎn)動方向由外部提供，其細分數(shù)和電流設(shè)置通過撥碼開關(guān)來完成，其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。 圖1.1 這種方式的缺點如下：1.由于一個驅(qū)動器驅(qū)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(qū)動器提供驅(qū)動控制，每一個驅(qū)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(qū)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(qū)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(gòu)技術(shù)（稱為OCTOPUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，該技術(shù)正在專利申請中）來實現(xiàn)步進電機相關(guān)的應(yīng)用(但不限于步進電機相關(guān)的應(yīng)用)。其結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。 圖1.2 OCTOPUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 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(nèi)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(shù)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(yù)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(qū)動電機，或用于驅(qū)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(nèi)部總線相連接，構(gòu)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(gòu)成了外圍子系統(tǒng)。核心子系統(tǒng)和外圍子系統(tǒng)構(gòu)成一個完整的應(yīng)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(yīng)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(shè)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(gòu)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(yīng)能力。 目前可提供三類核心板：1.多路步進電機驅(qū)動板（簡稱電機驅(qū)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(yīng)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(luò)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(nèi)容是MyOctopus軟件，這是為OCTOPUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)量身定做的，它可以對每塊核心板進行參數(shù)設(shè)定，可以實時操作核心板上的功能部件（譬如電機驅(qū)動或繼電器操作），可以通過內(nèi)含的prototype Builder腳本語言在幾分鐘之內(nèi)構(gòu)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(yīng)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(luò)架構(gòu)具有如下突出優(yōu)點： l 物理結(jié)構(gòu)簡潔，相比傳統(tǒng)形式線纜大幅度減少； l 分布式結(jié)構(gòu)，核心板可以和相關(guān)的外設(shè)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(nèi)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(jié)構(gòu)，本質(zhì)上適合于多點控制，相對于傳統(tǒng)485的單主方式，具有質(zhì)的飛躍； l 精心設(shè)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(diào)試手段，通過軟件所含的“原型構(gòu)造器”可以用通過“PrototypeBuilder腳本”方式方便地構(gòu)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(nèi)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(yīng)速度； l 采用OCTOPUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)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(yīng)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(qū)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(guān)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(zhuǎn)接器（本公司可提供）即可，該轉(zhuǎn)接器模擬了一個串口； 5. 根據(jù)所要構(gòu)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(nèi)容包括每塊核心板的ID；對于步進電機驅(qū)動板來說，每一個驅(qū)動通道對應(yīng)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(qū)動通道對應(yīng)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(yīng)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(nèi)部總線，通過內(nèi)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(jié)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(zhuǎn)232轉(zhuǎn)接器或USB轉(zhuǎn)422轉(zhuǎn)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(qū)動電源，并上電； 10. 運行MyOctopus軟件為每塊核心板設(shè)定ID，可以根據(jù)配置表為每個步進電機驅(qū)動板的每個通道設(shè)置正確的細分和電流值，也可以先統(tǒng)一設(shè)置一個較小的電流值（譬如0.1A）,以后再修改；切忌設(shè)置一個大的電流值而連接了一個小電流電機，這會導(dǎo)致電機劇烈發(fā)熱直至燒毀，并有可能燒毀驅(qū)動板； 11. 切斷所有控制和驅(qū)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(shè)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 |
