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YOKOGAWA FA-M3 定位模块（带模拟电压输出）
时间: 2025-10-29浏览次数：
YOKOGAWA FA-M3 定位模块（带模拟电压输出）
YOKOGAWA FA-M3 定位模块（带模拟电压输出）
基础信息与重要声明
1. 适用产品与文档标识
适用产品：FA-M3 系列无范围限制多控制器，具体型号为 F3NC51-0N（单轴定位模块）和 F3NC52-0N（双轴定位模块），功能为带模拟电压输出的定位控制。
文档标识：文档编号 IM 34M6H58-01E，文档型号代码 DOCIM，沟通及额外购买手册时需引用此编号；媒体编号同文档编号（CD 版），版权归 1998 年横河电机所有。
2. 重要声明
手册传递：需传递给最终用户，使用模块前需通读手册以充分了解产品。
内容限制：手册仅说明产品功能，不保证适配用户特定用途；未经许可不得部分或全部转录、复制；内容可能无预告变更。
误差反馈：虽尽力确保内容准确，若发现错误或遗漏，需联系横河电机就近代表处或销售办公室。
免责条款：横河电机仅按单独提供的保修条款对产品提供保证，不对用户使用或产品不可预见缺陷导致的直接 / 间接损失负责；软件仅限指定计算机使用，禁止反向工程、未经许可转让等。
安全预防措施
1. 安全符号定义
符号类型 含义与使用场景
CAUTION（产品 / 手册） 需遵循手册说明，避免人员伤亡、设备损坏，如防触电等危险；手册中该符号还用于提示理解操作和功能的关键信息
WARNING（仅手册） 需参考手册说明，防止硬件 / 软件损坏或系统故障
TIP（仅手册） 提供补充当前主题的信息
SEE ALSO（仅手册） 指明需参考的其他资料来源
2. 核心安全要求
接地要求：使用前必须将功能接地端子（FG）接地，且需独立符合日本工业标准（JIS）3 类接地，接地电阻不超过 100Ω，避免与高压电源线共地。
安装环境：避免安装在阳光直射、温度超出 0-55℃、湿度超出 10%-90%（易结露）、有腐蚀性 / 易燃气体、受机械振动 / 冲击的位置。
操作规范：安装 / 拆卸模块前必须关闭电源；紧固模块安装螺丝和端子螺丝，确保互联电缆连接器牢固并在通电前检查；需用外部继电器构建急停电路，与控制器状态（停止 / 运行）联锁；避免用油漆稀释剂等溶剂清洁，仅用湿布或中性清洁剂擦拭。
部件更换与改装：仅可使用公司指定的部件更换，禁止对产品内部进行改装或添加部件；CPU 模块含内置电池，需避免在高温（存储温度 - 20-75℃）高湿环境存储，以防电池寿命骤减。
静电防护：干燥环境下操作前，需触摸接地金属释放静电。
产品规格
1. 通用规格（核心参数）
项目 F3NC51-0N（单轴） F3NC52-0N（双轴） 说明
控制轴数 1 轴 2 轴 -
控制方式 基于编码器反馈的半闭环控制 基于编码器反馈的半闭环控制 -
模拟电压输出 -10~10V -10~10V 用于速度控制指令
编码器兼容性 增量式编码器（A/B 相，RS422 差分输入，4 倍频时最大 2Mpps）；绝对式编码器（横河 Σ 系列、三洋电机制 Manchester 编码系列等，详见 2.4 节） 同单轴 -
控制模式 位置控制、速度控制、速度 - 位置控制模式切换 同单轴 -
位置控制功能 轴独立插值、多轴线性插值、双轴圆弧插值；脉冲范围 - 134217728~134217727 脉冲；脉冲频率 0.1~2000000 脉冲 / 秒；支持绝对 / 相对位置选择、路径中操作、运行中目标位置 / 速度变更、手动脉冲发生器轴步进 同单轴 -
速度控制功能 脉冲频率范围 - 2000000~2000000 脉冲 / 秒；支持运行中速度变更 同单轴 -
加减速方式 梯形、两段式、S 形（三段式）跟踪 同单轴 加减速时间各 0~32767ms
原点搜索 可通过原点设定值、外部触发定义；搜索速度用户可设 同单轴 -
外部触点输入 限位开关、驱动器报警、原点、外部触发、通用输入、急停触点 同单轴 24V DC，4.1mA
外部触点输出 伺服 ON、驱动器复位、制动器 OFF 触点 同单轴 24V DC，0.1A
数据备份 由 CPU 模块负责 同单轴 -
启动时间 最大 6ms 最大 6ms -
电流消耗 5V DC，390mA 5V DC，400mA -
外部电源 24V DC，10mA 24V DC，10mA -
外部接线 40 针连接器（1 个） 40 针连接器（2 个） -
外形尺寸 28.9（宽）×100（高）×83.2（深）mm（不含突起） 同单轴 -
重量 130g 140g -
2. 型号与后缀代码
型号代码 后缀代码 类型 备注
F3NC51 -0N 单轴 位置环控制，-10~10V 电压输出，最大速度 2Mpps
F3NC52 -0N 双轴 位置环控制，-10~10V 电压输出，最大速度 2Mpps
3. 适用编码器
通用两相旋转编码器；
横河电机串行绝对编码器（如 Σ 系列）；
三洋电机串行绝对编码器（如 P 系列）或兼容型号（如松下 MINAS 系列，Manchester 编码串行传输）。
4. 模块组件与指示灯
F3NC51-0N（单轴）：RDY 指示灯（内部电路正常时常亮）、ERR1 指示灯（出错时亮起）、40 针连接器（连接伺服电机、限位开关等外部 I/O 设备）。
F3NC52-0N（双轴）：RDY 指示灯（电路正常常亮）、ERR1 指示灯（1 轴出错亮）、ERR2 指示灯（2 轴出错亮）、2 个 40 针连接器（分别对应 1 轴、2 轴外部设备连接）。
功能概述
模块核心功能围绕电机的位置控制、速度控制及模式切换展开，支持多种灵活操作，具体如下：
功能名称 核心说明 操作要点
定位操作 按 CPU 模块指令，完成目标位置、速度、加减速等参数设置后，触发 “启动操作指令” 继电器，定位完成后 “定位结束” 继电器动作 可设绝对 / 相对位置；加减速曲线可选梯形 / 两段式 / S 形；可设定位判断范围和超时时间；支持正常启动或等待内 / 外部触发启动
定位中目标位置变更 定位运行中，写入新定位参数并触发 “目标位置变更请求” 继电器，可同步变更速度，支持方向变更（电机先急停再向新目标位置定位） -
定位中速度变更 定位运行中，写入新目标速度并触发 “速度变更请求” 继电器，实现速度实时调整 -
速度控制 写入目标速度（负速度对应反向旋转）、加减速时间等参数，触发 “启动操作指令” 继电器，电机持续旋转，需通过 “减速停止请求” 或 “立即停止请求” 终止 仅支持增量式编码器；加减速曲线同定位操作；支持正常启动或等待内 / 外部触发启动
速度控制中速度变更 速度控制运行中，写入新目标速度并触发 “速度变更请求” 继电器，不支持方向变更（需先减速停止再重新设置方向启动） -
速度 - 位置控制模式切换 速度控制运行中，写入目标位置、速度、加减速等参数，触发模式切换指令，以切换瞬间位置为 “0” 位进入定位操作 可设正常切换或等待外部触发切换；支持检测 Z 相信号切换（需设 Z 相极性和计数频率）
点动步进 写入目标速度、加减速时间等参数，触发 “正向点动步进” 或 “负向点动步进” 继电器，继电器断开时电机按参数减速停止 仅在无错误、伺服 ON、定位结束、位置控制模式且无其他指令执行时生效；仅可通过 “立即停止” 终止，不可用 “减速停止”
急停输入 模块含 1 个急停输入（1 轴连接器专用，双轴共享），为 B 触点输入，必须接线，否则模块不工作，触发后电机立即停止 -
外部触点输入 6 个外部触点输入，功能可通过 “触点输入模式” 定义（如限位、报警、原点、触发等），极性可单独设置，状态可通过应用程序读取 -
外部触点输出 3 个外部触点输出（伺服 ON、制动器 OFF、驱动器复位），功能由对应指令触发，极性可单独设置，状态可通过应用程序读取 -
SEN 信号输出 仅用于连接横河电机绝对编码器，请求发送绝对值数据，其他驱动器连接时需悬空 -
原点搜索操作 写入搜索方向、速度、模式（触点输入检测动作）、Z 相边缘选择等参数，触发 “原点搜索” 继电器，检测到预设外部触点输入或 Z 相信号后减速停止，以检测位置为原点（或原点偏移值） 可分多周期调整参数实现复杂搜索；绝对编码器系统中，横河方法可同增量式编码器搜索，三洋方法不可搜索
中断功能 支持 “位置检测中断”（指令 / 编码器位置达设定值时中断 CPU）和 “定位结束中断”（定位完成时中断 CPU），需参考 CPU 相关手册处理中断 -
手动脉冲发生器模式 触发 “手动脉冲发生器模式 ON” 后，通过手动脉冲发生器控制电机，脉冲输入与电机移动量比例由 “手动脉冲发生器比例值” 设定；双轴可同时设此模式，共享脉冲输入 此模式下不可通过 CPU 指令控制电机；模式 OFF 后恢复位置控制
线性插值操作 双轴同时写入目标速度、位置、加减速等参数（需同加减速时间，速度比 = 移动量比），同步触发 “启动操作指令” 继电器，各轴定位完成后对应 “定位结束” 继电器动作 -
路径中操作 定位运行中启动新定位操作，新操作在当前操作结束前启动，形成路径重叠（路径中区间），无需在中间目标位置停车，支持方向变更 需通过 “剩余减速时间” 状态判断启动时机，避免操作冲突
圆弧插值操作 双轴分别写入圆心位置、半径、起始角度、角度移动量等参数，同步触发 “启动操作指令” 继电器，模块通过三角函数生成圆弧路径 需确保 X/Y 轴参数一致（起始角度、角度移动量等）；单轴出错时另一轴继续运行，需通过程序检测错误并停止
参数设置
模块参数分为入口参数（通电后通常仅设一次）、启动参数（定位 / 速度控制等指令执行时参考）、原点搜索相关启动参数、扩展指令参数、控制模式切换参数、圆弧插值参数，核心参数如下：
1. 入口参数（关键项）
参数名称 轴 1 数据位置 轴 2 数据位置 初始值 范围 / 说明
正向限位值 001/002 201/202 134217727 -134217728~134217727 脉冲，设物理行程内的位置限制
负向限位值 003/004 203/204 -134217728 -134217728~（正向限位值 - 1）脉冲
速度限制值 005/006 205/206 131072000 1~131072000（1/65536）脉冲 /ms，限制路径生成速度
超速检测值 007/008 207/208 131072000 1~131072000（1/65536）脉冲 /ms，检测电机实际速度超限
超加速检测值 009/010 209/210 131072000 1~131072000（1/65536）脉冲 /ms/ms，检测电机实际加速度超限
偏差错误检测值 011/012 211/212 134217727 1~134217727 脉冲，检测指令位置与编码器反馈位置偏差超限
电机旋转方向 013 213 0 0：正速度指令电压对应正向旋转；1：正速度指令电压对应反向旋转
编码器规格 018 218 0 0：通用增量式；1：三洋 Manchester 编码绝对式；2：横河串行绝对式
速度 / 电压比 020/021 220/221 10240 1~2000000 pps/V，计算式：（电机额定转速 × 编码器脉冲数 / 分钟）÷ 额定电压
2. 其他参数（核心项）
启动参数：含目标速度、目标位置、目标位置模式（绝对 / 相对）、加减速时间 / 模式 / 参数、定位判断范围、超时时间、插值模式、启动模式、位置检测模式 / 设定值等，无初始值，需指令执行前写入。
原点搜索参数：含原点搜索模式（触点检测动作）、搜索方向、Z 相边缘选择、Z 相脉冲计数、Z 相搜索范围、原点偏移值，无初始值。
扩展指令参数：含扩展指令类型（伺服 ON/OFF、制动器 ON/OFF、驱动器复位等）、静态偏差调整量、手动脉冲发生器比例值，无初始值。
圆弧插值参数：含圆心位置、半径、起始角度、角度移动量、角度目标速度、加减速时间、目标位置、修正脉冲范围，无初始值。
3. 参数设置示例
以 “电机额定转速 3000rpm、额定电压 6V，编码器 8192 脉冲 / 转（4 倍频），滚珠丝杠螺距 5mm / 转，运行范围 - 500~1000mm” 为例，关键入口参数计算如下：
正向限位值：1000mm÷5mm / 转 ×8192 脉冲 / 转 = 1638400 脉冲；
负向限位值：-500mm÷5mm / 转 ×8192 脉冲 / 转 =-819200 脉冲；
速度限制值：（100mm/s÷5mm / 转 ×8192 脉冲 / 转）÷1000×65536=10737418（1/65536）脉冲 /ms；
速度 / 电压比：（3000rpm×8192 脉冲 / 转 ÷60s / 分）÷6V=68267 pps/V。
状态与 I/O 继电器
1. 状态监测
模块状态需通过 CPU 模块读取，核心状态项如下（2 字数据需按 “低字 + 高字” 读取，部分为定点数据）：
状态名称 轴 1 数据位置 轴 2 数据位置 说明
错误状态 101 301 错误发生时存储错误代码，无错误时无意义
触点输入状态 103 303 存储外部触点输入（含急停）状态，1 位对应 1 个输入，极性按参数定义
指令位置当前状态 104/105 304/305 模块生成的路径位置，非电机实际位置，单位脉冲
编码器位置当前状态 108/109 308/309 编码器反馈的电机实际位置，单位脉冲
目标位置状态 112/113 312/313 定位操作的目标位置（按目标位置模式计算后的值）
扩展状态 114 314 存储运行状态（加速 / 匀速 / 减速、模式等待、控制模式等），按位解析
剩余减速时间 115 315 定位中到目标位置的剩余减速时间，0 = 路径生成停止，-1 = 加速 / 匀速
2. I/O 继电器（接口 CPU 模块）
输出继电器（32 个 / 轴，F3NC51-0N 的 2 轴继电器无效）：核心包括启动操作指令（YⅢ33/49）、扩展指令（YⅢ34/50）、减速停止请求（YⅢ35/51）、立即停止请求（YⅢ36/52）、原点搜索启动（YⅢ37/53）等，Ⅲ 为模块所在 FA-M3 插槽号。
输入继电器（32 个 / 轴，F3NC51-0N 的 2 轴继电器无意义）：核心包括启动操作指令确认（XⅢ01/17）、扩展指令确认（XⅢ02/18）、减速停止确认（XⅢ03/19）、原点搜索结束（XⅢ05/21）、定位结束（XⅢ14/30）、错误通知（XⅢ12/28）等。
