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4 運動控製編程
4.1 相關概念
在談到DVP20PM產品的應用之前,我們對以下概念進行一個簡要介紹。
(1)插補。chabushizaizuchengguijidezhixianduanhuoquxianduandeqidianhezhongdianzhijian,anyidingdesuanfajinxingshujudiandemihuagongzuo,yiquedingyixiezhongjiandian。congerweiguijikongzhidemeiyibutigongbijinmubiao。
zhudianbijiaofashiyisigexiangxianquyupanbieweitezheng,meizouyibudouyaojiangjiagongdiandeshunshizuobiaoyuxiangyinggeidingdetuxingshangdedianxiangbijiao,panbieyixiapiancha,ranhoujuedingxiayibudezouxiang。ruguojiagongdianzoudaotuxingwaimianqule,namexiayibujiuyaoxiangtuxinglimianzou;如ru果guo加jia工gong點dian已yi在zai圖tu形xing裏li麵mian,則ze下xia一yi步bu就jiu要yao向xiang圖tu形xing外wai麵mian走zou,以yi縮suo小xiao偏pian差cha,這zhe樣yang就jiu能neng得de到dao一yi個ge接jie近jin給gei定ding圖tu形xing的de軌gui跡ji,其qi最zui大da偏pian差cha不bu超chao過guo一yi個ge脈mai衝chong當dang量liang(一個進給脈衝驅動下工作台所走過的距離)。
(2)直線插補。這個概念一般是用在計算機圖形顯示,或者數控加工的近似走刀等情況下,以數控加工為例子:
yigelingjiandelunkuowangwangshiduozhongduoyangde,youzhixian,youyuanhu,yeyoukenengshirenyiquxian,yangtiaoxiandeng。shukongjichuangdedaojuwangwangshibunengyiquxiandeshijilunkuoquzoudaode,ershijinsidiyiruogantiaohenxiaodezhixianquzoudao,zoudaodefangxiangyibanshix和y方向。
插補方式有:直線插補,圓弧插補,拋物線插補,樣條線插補等等。
所謂直線插補就是隻能用於實際輪廓是直線的插補方式(如果不是直線,也可以用逼近的方式把曲線用一段段線段去逼近,從而每一段線段就可以用直線插補了).首先假設在實際輪廓起始點處沿x方向走一小段(一個脈衝當量),發現終點在實際輪廓的下方,則下一條線段沿y方向走一小段,此時如果線段終點還在實際輪廓下方,則繼續沿y方向走一小段,直到在實際輪廓上方以後,再向x方向走一小段,依次循環類推.直到到達輪廓終點為止.這樣,實際輪廓就由一段段的折線拚接而成,雖然是折線,但是如果我們每一段走刀線段都非常小(在精度允許範圍內),那麼此段折線和實際輪廓還是可以近似地看成相同的曲線的--這即是直線插補。
(3)聯動與插補。一個點的空間位置需要三個坐標,決定空間位置需要六個坐標。
一(yi)個(ge)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)的(de)坐(zuo)標(biao)的(de)個(ge)數(shu)稱(cheng)做(zuo)該(gai)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)軸(zhou)數(shu)。而(er)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)控(kong)製(zhi)運(yun)動(dong)的(de)坐(zuo)標(biao)的(de)個(ge)數(shu)稱(cheng)做(zuo)該(gai)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)可(ke)聯(lian)動(dong)的(de)軸(zhou)數(shu)。聯(lian)動(dong)各(ge)軸(zhou)的(de)運(yun)動(dong)軌(gui)跡(ji)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)函(han)數(shu)關(guan)係(xi),例(li)如(ru)直(zhi)線(xian),園(yuan)弧(hu),拋(pao)物(wu)線(xian),正(zheng)弦(xian)曲(qu)線(xian)。直(zhi)接(jie)計(ji)算(suan)得(de)出(chu)運(yun)動(dong)軌(gui)跡(ji)的(de)坐(zuo)標(biao)值(zhi)往(wang)往(wang)要(yao)用(yong)到(dao)乘(cheng)除(chu)法(fa),高(gao)次(ci)方(fang),無(wu)理(li)函(han)數(shu),超(chao)越(yue)函(han)數(shu),會(hui)占(zhan)用(yong)很(hen)多(duo)的(de)CPU時shi間jian。為wei了le實shi時shi快kuai速su控kong製zhi運yun動dong軌gui跡ji,往wang往wang預yu先xian對dui運yun動dong軌gui跡ji進jin行xing直zhi線xian和he圓yuan弧hu擬ni合he,擬ni合he後hou的de運yun動dong軌gui跡ji僅jin由you直zhi線xian段duan和he圓yuan弧hu段duan所suo組zu成cheng,而er計ji算suan運yun動dong軌gui跡ji時shi,每mei一yi點dian的de運yun動dong軌gui跡ji跟gen據ju前qian一yi個ge坐zuo標biao點dian的de數shu據ju通tong過guo插cha補bu運yun算suan得de到dao,這zhe樣yang就jiu把ba計ji算suan簡jian化hua為wei增zeng量liang減jian量liang移yi位wei和he加jia減jian法fa。
實現多軸聯動的直線插補並不困難,圓弧插補一般為兩軸聯動。插補運算可以有多種算法,例如 "DDA 算法","逐點比較法","正負法","最小偏差法(Bresenham 算法)"等,其中最小偏差法具有最小的偏差和較快的運行速度。
DVP20PM運動控製型PLC可實現2軸聯動,支持直線和圓弧插補,以及相應的第三軸處理。
(4)數控軟件。DVP20DPM支持複雜的運動軌跡控製,那是如何實現的呢?簡單的說,將複雜軌跡通過AUTOCAD等軟件生成圖形,再經過CAM軟件轉換為G代碼,而PMSOFT可以直接導入文本格式的G代碼,這樣就可以完成運動程序下載到20PM中執行。那麼怎樣完成圖形到G代碼的轉換呢,這就需要CAM軟件了,以下簡單介紹一些常用的CAM軟件:
目前CAD/CAM行業中普遍使用的是 MASTERCAM 、 CIMATRON 、 PRO-E 、 UG 、 CATIA...
8226; MASTERCAM 是最常用的一種軟件,大多數數控操作員都使用 MASTERCAM ,它集畫圖和編程於一身,繪製線架構最快,縮放功能最好。
8226; CIMATRON 是遲一些進入中國的軟件,在刀路軌跡上的功能優越於 MASTERCAM,現已被廣泛地應用。
8226; Pro/E 是美國 PTC 開發的軟件,現已成為全世界最普及的三維 CAD/CAM 係統。集多種功能於一體,用於模具設計、產品畫圖、廣告設計、圖像處理、燈飾造型設計,是最好的畫圖軟件,一般來說用 PRO-E 畫圖,用 MASTERCAM 或 CIMATRON 加工。
當然還有其他同類軟件也同樣可以使用,通過這些軟件將我們想要加工的軌跡曲線數據轉換為PLC或數控係統可以識別執行的代碼,從而控製我們的設備運動。
4.2 運動控製特點
(1)DVP20PM特色。多段速執行及中斷定位,利用此項功能實現運動的平滑性及準確定位。64K步程序容量,100段運動程序,滿足不同加工需求;在20PM中最大可設置100種運動軌跡,同時利用64K的程序容量,預先將需要執行的各種不同運行曲線的G碼存儲在PLC中,當需要加工某種規格時,可以采用文本顯示器、觸摸屏等來調用。支持G碼的直接彙入,當采用CAM軟件生成文本格式的G碼後,可利用PMSOFT的彙入菜單直接彙入到PLC運動程序中。脈衝輸入輸出采用差動方式,最高達500KHz,manzulejuedaduoshuyingyongzhongsududeyaoqiu。zhichishouyaolunyingyong,zheshiyundongkongzhizhongdeyigejibengongneng,kezuoyixieshoudongdetiaozheng。jubeidianziyuandianfanhuimoshi,zai20PM內存中加入了原點記憶功能,隻要設定了電子原點,即使設備斷電,在下次上電後也可以輕鬆找到原點位置。可連結EH2主機與所有擴充模塊,20PM可以靈活配置,即可以接在EH2主機後作為專門定位擴展模塊,也可以做為主機連接其他的模擬量等特殊功能模塊。支持PLC順序語言及定位語言(G 碼與M碼),實現了通用PLC與yu數shu控kong技ji術shu的de一yi個ge完wan美mei結jie合he。配pei置zhi運yun動dong軌gui跡ji的de離li線xian仿fang真zhen功gong能neng,在zai實shi際ji加jia工gong前qian利li用yong該gai項xiang功gong能neng可ke以yi檢jian查zha運yun動dong程cheng序xu是shi否fou存cun在zai問wen題ti,可ke及ji時shi解jie決jue減jian少shao錯cuo誤wu發fa生sheng,參can見jian圖tu6。

圖6離線仿真器
(2)軸控方式。準確的說,DVP 20PM是實現兩軸(X、Y軸)聯動插補的產品,支持數控程序中的G碼功能指令,同時可以處理第三軸的動作。
20PM支持的G 代碼功能如下:G0 高速定位;G1 雙軸聯動直線 插補;G2 順時針圓弧插補(設定圓心位置);G3 逆時針圓弧插補(設定圓心位置);G2 順時針圓弧插補(設定半徑長度);G3 逆時針圓弧插補(設定半徑長度);G4 停頓時間;G90 設定絕對坐標係統;G91 設定相對坐標係統。
對於第三軸(Z軸)處理方式如下:20PM目前隻規劃2軸,當G0中指定了Z軸時,此G0指令中Z軸將被拆解獨立出來。
例: G0XP1YP2ZP3 G0ZP3
G0XP1YP2
G0ZP3執行時20PM將自動呼叫P255並以D0傳遞P3,使用者可於P255中處理Z軸動作。
4.3 一個案例
液晶切片機的硬件案例。在該設備中配置了DVP32EH2+DVP20PM+DVP01PU*4來控製六軸運動,其中兩軸采用圓弧插補完成倒角運動,另外四軸為獨立運動。實現了設備的點動、原點回歸、半自動及自動運行,達到精確位置控製。
5 結束語
DVP20PM00D產品是一款同時具有邏輯控製和位置控製的功能強大的PLC,可以靈活、高速、精確的完成平麵兩軸運動控製,可以廣泛應用於木工機械、焊接機械、切(qie)割(ge)設(she)備(bei)以(yi)及(ji)半(ban)導(dao)體(ti)加(jia)工(gong)設(she)備(bei)等(deng)等(deng),特(te)別(bie)適(shi)合(he)有(you)固(gu)定(ding)加(jia)工(gong)軌(gui)跡(ji)的(de)平(ping)麵(mian)兩(liang)軸(zhou)控(kong)製(zhi)場(chang)合(he)。我(wo)們(men)有(you)理(li)由(you)相(xiang)信(xin)其(qi)出(chu)色(se)的(de)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)。
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