|
本节课程主要通过几个部分讲解直线插补，分别为EtherCAT总线运动控制器介绍、 运动控制器直线插补的原理、功能、实现方式和例程仿真演示。
01 XPLC864E2介绍
XPLC864E2是正运动技术推出的一款多轴经济型EtherCAT总线运动控制器，XPLC系列运动控制器可应用于各种需要脱机或联机运行的场合。
体积小，通讯功能全，支持RS232串口、RS485串口、网口、CAN总线、EtherCAT总线连接外设，多网口通道通过交换机扩展。
XPLC864E2支持脉冲轴和总线轴混合使用，总轴数为8，除了带EtherCAT接口之外，输出口可配置为8个脉冲信号输出，另带两路编码器输入，由输入口配置。
通过扩展最多支持12轴直线插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴设置等功能。
02 直线插补原理
直线插补算法采用数据采样法，插补用小段直线来逼近给定轨迹，插补输出的是下一个插补周期内各轴要运动的距离，不需要每走一个脉冲当量就插补一次，可达到很高的进给速度。
数据采样法原理是采用时间分割思想，根据进给速度f和插补周期t，将廓型曲线分割成一段段的轮廓步长l，l=ft，然后计算出每个插补周期参与插补运动的每个轴的坐标增量。
03 直线插补功能
一、直线插补特点
直线插补运动通过BASE指令选择轴号/轴组，控制多轴联动，完成直线运动。
主轴是BASE选择的第一个轴，插补运动轴参数UNITS、SPEED等均采用主轴的参数，发送MOVE直线插补运动指令，插补运动在主轴的运动缓冲区中按顺序执行，CANCEL指令取消插补运动，实现急停。
1.支持16轴直线插补运动
base(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15)
2.支持多通道同时插补
BASE(0,1)
MOVE(100,200)
BASE(2,3,4)
MOVE(30,40,50)
二、插补运动参数计算
以二轴直线插补为例：轴0和轴1两轴参与直线插补运动，如下图。
二轴直线插补运动从平面的A点运动到B点，XY轴同时启动，并同时到达终点，设置轴0的运动距离为?X，轴1的运动距离为?Y，主轴是BASE的第一个轴（此时主轴为轴0），插补运动参数采用主轴的参数。
若插补主轴运动速度为S（主轴轴0的设置速度），各个轴的实际速度为主轴的分速度，不等于S，此时：
- 插补运动的距离：X=[(?X)2+(?Y)2]½
- 轴0实际速度：S0=S×?X/X
- 轴1实际速度：S1=S×?Y/X
04 直线插补实现
XPLC864E2内置直线插补算法，支持8个EtherCAT总线轴联合直线插补，可扩展支持12轴插补，采用MOVE直线插补指令，便可轻松高效完成插补运动。
一、直线插补相关指令
1.MOVE发送脉冲给驱动器，实现直线插补运动。
语法：
- MOVE(distance1 [,distance2[,distance3 [,distance4...]]])
- MOVEABS(distance1 [,distance2 [,distance3 [,distance4...]]])
- MOVESP(distance1 [,distance2 [,distance3 [,distance4...]]])
- MOVEABSSP(distance1 [,distance2 [,distance3 [,distance4...]]])
2.BASE指令选择参与插补的轴号，即MOVE运动发送给哪些轴。
语法： BASE(axis1 [,axis 2 [,axis 3 [,axis 4...]]])
3.直线插补运动速度比例自由控制，当前速度= SPEED*SPEED_RATIO。
语法： SPEED_RATIO(轴号) = value
4.运动暂停与恢复，MOVE_PAUSE暂停，MOVE_RESUME恢复运动。
语法： MOVE_PAUSE(mode)
5.运动取消，轴/轴组减速停止，CANCEL(2)为急停，RAPIDSTOP(2)为全部轴急停。
语法： CANCEL(mode) AXIS(主轴)， RAPIDSTOP(mode)
二、直线插补类型
1.直线插补有以下三种形式可选：
（1）MOVE相对运动指令
插补运动的距离参数为与当前插补起点的相对距离，采用SPEED速度。
（2）MOVEABS绝对运动指令
插补运动的距离参数为相对于原点的绝对距离，在相对运动指令后方加上ABS后缀，采用SPEED速度。
（3）MOVESP/MOVEABSSP运动指令
带SP的指令运动速度采用FORCE_SPEED强制速度参数运动，而不是SPEED参数，在相对运动指令或绝对运动指令后方加上SP后缀即可。FORCE_SPEED参数能进入运动缓冲区，方便实现动态变速。
2.三类运动形式的区别采用下方例子展开说明：
（1）相对运动例子
RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE(0)
WAIT IDLE(1)
BASE(0,1)
DPOS=0,0
ATYPE=1,1
UNITS=100,100
SPEED=100,100 '运动速度
ACCEL=1000,1000
DECEL=1000,1000
FORCE_SPEED=150,150 'SP指令速度
SRAMP=100,100 'S曲线
TRIGGER '自动触发示波器
MOVE(200,150) '第一段终点(200,150)
MOVE(100,120) '第二段终点(300,270)
END
（2）绝对运动例子
RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE(0)
WAIT IDLE(1)
BASE(0,1)
DPOS=0,0
ATYPE=1,1
UNITS=100,100
SPEED=100,100 '运动速度
ACCEL=1000,1000
DECEL=1000,1000
SRAMP=100,100 'S曲线
TRIGGER '自动触发示波器
MOVEABS(200,150) '第一段
MOVEABS(100,120) '第二段运动到绝对位置(100,120)
END
（3）SP运动指令例子
RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE(0)
WAIT IDLE(1)
BASE(0,1)
DPOS=0,0
ATYPE=1,1
UNITS=100,100
SPEED=100,100 '运动速度
ACCEL=1000,1000
DECEL=1000,1000
FORCE_SPEED=150,150 'SP指令速度
SRAMP=100,100 'S曲线
TRIGGER '自动触发示波器
MOVE(200,150) '第一段相对运动，速度100
MOVESP(100,120) '第二段SP相对运动，速度150
END
三、MOVESP动态变速
MOVESP直线插补运动采用FORCE_SPEED设置的速度运动，并且支持STARTMOVE_SPEED自定义每段SP运动的开始速度，ENDMOVE_SPEED自定义每段SP运动的结束速度，这两个参数不使用时请设置较大值。
例子：
RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE(0)
WAIT IDLE(1)
BASE(0,1) '选择XY
DPOS = 0,0
MPOS = 0,0
ATYPE=1,1 '脉冲方式步进或伺服
UNITS = 100,100 '脉冲当量
SPEED = 100,100
ACCEL = 200,200
DECEL = 200,200
SRAMP=100,100 'S曲线
TRIGGER
'第一段
FORCE_SPEED = 50 '第一段速度50
MOVESP(40,40)
'第二段
FORCE_SPEED = 60 '第二段速度60
MOVESP(50,50)
'第三段
FORCE_SPEED = 80 '第三段速度80
MOVESP(60,60)
END
速度变化曲线：
从速度为0开始运动，完成三段直线插补运动，第一段插补的运动速度50，第二段运动速度60，，第三段运动速度80。
四、直线插补的速度倍率控制
直线插补运动中支持SPEED_RATIO设置当前运动速度的比例，使得当前运动速度=SPEED* SPEED_RATIO，指令发送立即生效，故可借助此命令实现动态变速。
例子：
RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE
BASE(0,1) '选择轴0，1
DPOS=0,0
UNITS=1000,1000
SPEED = 100,100 '速度100units/s
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
SRAMP = 50,50
TRIGGER
SPEED_RATIO = 1 '速度比例为1，速度100
MOVE(100,120) '直线插补
DELAY(500) '等待0.5s
SPEED_RATIO = 2 '速度200
WAIT UNTIL REMAIN<50 '等待剩余距离小于50
SPEED_RATIO = 0.5 '速度降为50
WAIT IDLE
SPEED_RATIO=1
END
速度变化曲线：
五、直线插补运动暂停与恢复
MOVE_PAUSE运动暂停适用于插补运动，有以下几种模式：
例子：
BASE(0,1) '选择轴0，1
DPOS=0,0
UNITS=1000,1000
SPEED = 100,100 '速度100units/s
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
SRAMP = 50,50
TRIGGER
MOVE(100,100) '当前运动
MOVE(50,50) '缓冲运动
MOVE_PAUSE(1) '模式1，当前运动完成暂停
DELAY(2000)
MOVE_RESUME '恢复运动，缓冲运动开始执行
END
运动曲线如下图：
05 直线插补例程
一、两轴连续插补完成五角星轨迹
'总线初始化使能EtherCAT总线驱动器，脉冲型驱动器OP打开使能。
BASE(0,1)
UNITS=10000,10000
SPEED=100,100
ACCEL=1000,1000
DECEL=1000,1000
SRAMP=100,100
DPOS=0,0
MPOS=0,0
TRIGGER '自动触发示波器
'五角星轨迹
MOVEABS(1.4695, 1.0676)
MOVEABS(2.9389, 0.0000)
MOVEABS(2.3776, 1.7275)
MOVEABS(3.8471, 2.7951)
MOVEABS(2.0307, 2.7951)
MOVEABS(1.4695, 4.5225)
MOVEABS(0.9082, 2.7951)
MOVEABS(-0.9082, 2.7951)
MOVEABS(0.5613, 1.7275)
MOVEABS(0.0000, 0.0000)
END
示波器采样运动随时间变化的波形：
示波器采样两轴插补轨迹：
二、五角星视频演示
本次，正运动技术EtherCAT总线运动控制器中简单易用的直线插补，就分享到这里。
更多精彩内容请关注“正运动小助手”公众号，需要相关开发环境与例程代码，请咨询正运动技术销售工程师：400-089-8936。
本文由正运动技术原创，欢迎大家转载，共同学习，一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有，如有转载请注明文章来源。
正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发，是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才，在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。主要业务有：运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位等等。
|
