講義運(yùn)動(dòng)控制

1、Drive Technology 22.04.2021 1基于基于PLC OPEN的運(yùn)動(dòng)控制的運(yùn)動(dòng)控制 現(xiàn)場(chǎng)總線及現(xiàn)場(chǎng)總線及I/OI/O3Digital Compact Servo Drive AX20 xxDigital Compact Servo Drive AX25xx驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)組件4MSSSSSSSStPrecise Synchronisation ( 1 s!) by exact adjustment of Precise Synchronisation ( 1 s!) by exact adjustment of distributed clocksdistributed clo

2、cksDVIIPC.基于基于EtherCAT EtherCAT 總線的伺服驅(qū)動(dòng)總線的伺服驅(qū)動(dòng)AX5000AX5000和和AX8000AX80005Windows NT, 2000, XP現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡驅(qū)動(dòng)程序現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡驅(qū)動(dòng)程序ADS 路由器路由器I/O服務(wù)器服務(wù)器I/O 映射映射PLC服務(wù)器服務(wù)器I/ONC服務(wù)器服務(wù)器其它其它例如，凸輪等例如，凸輪等系統(tǒng)管理器系統(tǒng)管理器ADSPLC控制控制診斷功能診斷功能如示波器如示波器用戶用戶HMI用戶用戶HMIADSADSTCP/IP內(nèi)核模式內(nèi)核模式用戶模式用戶模式ADSADSOCX/DllOPCADSADSADSADSI/OI/OTwinCAT 系統(tǒng)

3、系統(tǒng)實(shí)時(shí)服務(wù)器實(shí)時(shí)服務(wù)器控制軟件控制軟件-TwinCAT6邏輯運(yùn)算與邏輯運(yùn)算與處理處理路徑規(guī)劃路徑規(guī)劃閉環(huán)控制閉環(huán)控制位置，速度位置，速度加速度控制加速度控制通用插補(bǔ)，機(jī)通用插補(bǔ)，機(jī)器人器人同步，凸輪同步，凸輪飛剪等飛剪等PLCPLCNC INC INC PTPCNCTWINCAT PC ControlPLC/NC PTP/NCI/CNCNC PTPNC PTPBeckhoff 運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)方式運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)方式 NC PTP，NCI，CNC78TwinCAT NC PTP 功能功能普通定位運(yùn)動(dòng)普通定位運(yùn)動(dòng)(Point to Point)電子齒輪同步電子齒輪同步數(shù)字凸輪開(kāi)關(guān)數(shù)字凸輪開(kāi)關(guān)凸輪軸凸輪

4、軸運(yùn)動(dòng)疊加（合成）運(yùn)動(dòng)疊加（合成）飛剪飛剪 TwinCAT NC PTP-PLCopen 功能塊概覽功能塊概覽AdministrativeMotionSingleAxesMultipleAxesSingleAxesMultipleAxesNon-InterpolatedMoveAbsoluteInterpolatedMoveAdditiveMoveSuperImposedMoveContinuousMoveVelocityHomeStopPowerResetReadStatusReadAxisErrorReadParameterWriteParameterReadActualPositionP

5、ositionProfileVelocityProfileAccelerationProfileCamTableSelectCamInCamOutGearInGearOutMoveRelativePhasing9TwinCAT NC PTP- -PLCopen 功能塊概功能塊概覽覽MC_MoveSuperimposed MC_MoveVelocityMC_VelocityProfileMC_AccelerationProfileDiscrete MotionContinuous MotionStandstillMC_Move AbsoluteMC_Move RelativeMC_MoveAdd

6、itiveMC_MoveSuperimposedMC_PositionProfileDoneMC_MoveAbsoluteMC_MoveRelativeMC_MoveSuperimposedMC_MoveAdditiveMC_PositionProfileMC_StopMC-StopMC_MoveVelocityMC_VelocityProfileMC_AccelerationProfileMC_MoveVelocityMC_VelocityProfileMC_AccelerationProfileMC_PowerMC_StopNote 1StoppingMC_MoveAbsolute; MC

7、_ MoveRelativeMC_MoveAdditive; MC_PositionProfileDoneHomingDoneMC_HomeMC-StopNote 1:All FBs can be called, althoughthey will not be executed, except MC_Reset and Error will generate the transition to StandStill or ErrorStop resp. Root: Task Force Motion Control presentation Version Febr2002. ( )10Dr

8、ive Technology 22.04.2021 11直線運(yùn)動(dòng)方式直線運(yùn)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式伺服點(diǎn)到點(diǎn)的定位指令分為兩類：伺服點(diǎn)到點(diǎn)的定位指令分為兩類：絕對(duì)值定位絕對(duì)值定位相對(duì)指定位相對(duì)指定位絕對(duì)值定位：執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)到設(shè)定的坐絕對(duì)值定位：執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)到設(shè)定的坐標(biāo)位置標(biāo)位置,實(shí)現(xiàn)絕對(duì)值定位。實(shí)現(xiàn)絕對(duì)值定位。相對(duì)值定位：執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)設(shè)定的位置相對(duì)值定位：執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)設(shè)定的位置值值,是一種增量的定位方式是一種增量的定位方式.TwinCAT NC PTP- -點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)Drive Technology 22.04.2021 12絕對(duì)值運(yùn)行絕對(duì)值運(yùn)行:A 到到 B: 2B 到到 C

9、: 3C 到到 D: -4相對(duì)值運(yùn)行相對(duì)值運(yùn)行:A 到到 B: +2B 到到 C: +1C 到到 D: -7TwinCAT NC PTP- -點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)Drive Technology 22.04.2021 13TwinCAT NC PTP- -回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一些運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常常要用到回原點(diǎn)的方式一些運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常常要用到回原點(diǎn)的方式.原因是一些機(jī)構(gòu)必須要找到一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)原因是一些機(jī)構(gòu)必須要找到一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),從基準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始走絕對(duì)值運(yùn)動(dòng)或相對(duì)值運(yùn)從基準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始走絕對(duì)值運(yùn)動(dòng)或相對(duì)值運(yùn)動(dòng)動(dòng).這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)就是原點(diǎn)這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)就是原點(diǎn).回原點(diǎn)的方式很多回原點(diǎn)的方式很多,可以根據(jù)工藝的需求可以根據(jù)工藝的需求進(jìn)

10、行選擇進(jìn)行選擇.Drive Technology 22.04.2021 14疊加運(yùn)動(dòng)指令疊加運(yùn)動(dòng)指令該指令主要用于伺服軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)位置的疊加該指令主要用于伺服軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)位置的疊加.該指令運(yùn)行模式該指令運(yùn)行模式E_SuperpositionMode有有4種類型種類型:1.疊加區(qū)域內(nèi)疊加區(qū)域內(nèi),走完長(zhǎng)度走完長(zhǎng)度Length后后,疊加位置疊加位置Distance剛好走完剛好走完.區(qū)域行程為區(qū)域行程為L(zhǎng)ength+ Distance.2.疊加區(qū)域內(nèi)疊加區(qū)域內(nèi),走完長(zhǎng)度走完長(zhǎng)度Length后后,疊加位置疊加位置Distance剛好走完剛好走完,包含在包含在Length內(nèi)內(nèi).

11、區(qū)域行程為區(qū)域行程為L(zhǎng)ength.3.疊加區(qū)域內(nèi)疊加區(qū)域內(nèi),在區(qū)域行程在區(qū)域行程Length+ Distance內(nèi)內(nèi),走完疊加位置走完疊加位置Distance.3.疊加區(qū)域內(nèi)疊加區(qū)域內(nèi),在區(qū)域行程在區(qū)域行程Length,走完疊加位置走完疊加位置Distance.TwinCAT NC PTP- -點(diǎn)到點(diǎn)疊加運(yùn)動(dòng)點(diǎn)到點(diǎn)疊加運(yùn)動(dòng)Drive Technology 22.04.2021 15該系統(tǒng)指令的組合該系統(tǒng)指令的組合,可達(dá)到可達(dá)到曲線疊加的效果曲線疊加的效果.在在system manager中配一中配一個(gè)電機(jī)軸個(gè)電機(jī)軸,和一個(gè)虛擬軸和一個(gè)虛擬軸.通通過(guò)指令可以將右圖的兩條曲過(guò)指令可以將右圖的兩條曲

12、線疊加到一起線疊加到一起,大大提高了大大提高了電子凸輪控制的靈活性電子凸輪控制的靈活性.同樣你仍然可以將多個(gè)虛擬同樣你仍然可以將多個(gè)虛擬軸和一個(gè)電機(jī)軸疊加在一起，軸和一個(gè)電機(jī)軸疊加在一起，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上曲線的疊加。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上曲線的疊加。電機(jī)軸電機(jī)軸虛擬軸虛擬軸TwinCAT NC PTP- -多個(gè)曲線的疊加運(yùn)動(dòng)多個(gè)曲線的疊加運(yùn)動(dòng)16TwinCAT NC PTP- -電子齒輪同步電子齒輪同步 線性同步線性同步 耦合之后耦合之后: 從軸從軸 set position = coupling factor*主軸主軸 set position 使用標(biāo)準(zhǔn)的功能塊，簡(jiǎn)單方便使用標(biāo)準(zhǔn)的功能塊，簡(jiǎn)單方便MC_G

13、earInDyn是是MC_GearIn的升級(jí)版的升級(jí)版,可以可以動(dòng)態(tài)的修改電子齒輪比動(dòng)態(tài)的修改電子齒輪比.電子齒輪是從機(jī)械齒輪轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的思路電子齒輪是從機(jī)械齒輪轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的思路,而且更而且更加靈活加靈活,電子齒輪是一種特殊的電子凸輪電子齒輪是一種特殊的電子凸輪.ABRatioB : A2:1FeedProcessedTwinCAT電子齒輪同步龍門(mén)鉆床1718Camming 主從軸之間非線性耦合主從軸之間非線性耦合 凸輪設(shè)計(jì)遵循凸輪設(shè)計(jì)遵循 VDI guideline 2143 凸輪設(shè)計(jì)工具凸輪設(shè)計(jì)工具 TwinCAT cam design editor TwinCAT NC PTP電子凸輪指令電

14、子凸輪指令 19PositionVelocity AccelerationTwinCAT NC PTP電子凸輪指令電子凸輪指令 20TwinCAT NC PTP電子凸輪指令電子凸輪指令 該類凸輪曲線類型該類凸輪曲線類型完成一個(gè)周期完成一個(gè)周期. 21TwinCAT NC PTP電子凸輪指令電子凸輪指令 應(yīng)用案例應(yīng)用案例:膜包機(jī)膜包機(jī),卸箱機(jī)卸箱機(jī)22TwinCAT NC PTP-WriteFunction 建立凸輪數(shù)據(jù)表的數(shù)組建立凸輪數(shù)據(jù)表的數(shù)組,該數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)的數(shù)量根據(jù)客戶工藝曲線的需要該數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)的數(shù)量根據(jù)客戶工藝曲線的需要.如如512,1024,4096個(gè)個(gè).通過(guò)自己進(jìn)行數(shù)學(xué)建模通過(guò)自己進(jìn)

15、行數(shù)學(xué)建模,通過(guò)分段函數(shù)的方式通過(guò)分段函數(shù)的方式,實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜曲線實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜曲線.本質(zhì)上復(fù)雜的工藝曲線如旋切本質(zhì)上復(fù)雜的工藝曲線如旋切,追剪以及各類特殊工藝曲線都是由這種方法實(shí)現(xiàn)的追剪以及各類特殊工藝曲線都是由這種方法實(shí)現(xiàn)的.將分段函數(shù)通過(guò)離散的方法賦值給如上所述的將分段函數(shù)通過(guò)離散的方法賦值給如上所述的512,1024或或4096點(diǎn)點(diǎn).該類凸輪曲線的優(yōu)點(diǎn)是該類凸輪曲線的優(yōu)點(diǎn)是:非常靈活非常靈活,可以滿足一切工藝曲線的需求可以滿足一切工藝曲線的需求.缺點(diǎn)缺點(diǎn):要求客戶有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)建模能力要求客戶有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)建模能力,對(duì)高次函數(shù)和微積分有一定的造詣對(duì)高次函數(shù)和微積分有一定的造詣.23TwinC

16、AT NC PTP-WriteFunction 該凸輪表該凸輪表中定義了中定義了4096個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn)該凸輪曲該凸輪曲線是在程線是在程序中進(jìn)行序中進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算數(shù)學(xué)計(jì)算,然后生成然后生成到凸輪表到凸輪表中的中的24適用于凸輪編輯表中若干點(diǎn)連接所組適用于凸輪編輯表中若干點(diǎn)連接所組成的凸輪曲線成的凸輪曲線.該類凸輪曲線是通過(guò)凸輪表編輯所得該類凸輪曲線是通過(guò)凸輪表編輯所得到的到的.使用該指令可以改變這類凸輪表中的使用該指令可以改變這類凸輪表中的任何點(diǎn)的位置任何點(diǎn)的位置,從而達(dá)到改變曲線的從而達(dá)到改變曲線的效果效果.TwinCAT NC PTP-WriteFunctionPoint 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):該方法曲線的實(shí)現(xiàn)

17、方法比較簡(jiǎn)單該方法曲線的實(shí)現(xiàn)方法比較簡(jiǎn)單,不需要編程者有數(shù)學(xué)建模能力不需要編程者有數(shù)學(xué)建模能力,在凸輪編輯中根據(jù)工藝描點(diǎn)即在凸輪編輯中根據(jù)工藝描點(diǎn)即可可缺點(diǎn)缺點(diǎn):不能滿足復(fù)雜工藝曲線的需求不能滿足復(fù)雜工藝曲線的需求.25該凸輪表該凸輪表中定義了中定義了4個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn)該凸輪曲該凸輪曲線是通過(guò)線是通過(guò)凸輪工具凸輪工具描點(diǎn)法實(shí)描點(diǎn)法實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)的,比較比較簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單.該凸輪表該凸輪表的每個(gè)位的每個(gè)位置點(diǎn)都可置點(diǎn)都可以在程序以在程序中修改其中修改其位置位置,以滿以滿足曲線的足曲線的變化變化TwinCAT NC PTP-WriteFunctionPoint 26The position values of a s

18、lave depending on a master value are interpolatedin the NCOnly segment points needed. The intermediate points are calculateddepending on the actual function in the NC PositiontableMotion FunctionTwinCAT NC PTP凸輪設(shè)計(jì)工具凸輪設(shè)計(jì)工具 數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)表動(dòng)態(tài)修改動(dòng)態(tài)修改27 MC_CamScaling的指令的功能的指令的功能1.能夠動(dòng)態(tài)的拉伸或收縮能夠動(dòng)態(tài)的拉伸或收縮X軸和軸和Y軸大小軸大小.2

19、.能夠靈活的修改能夠靈活的修改X軸或軸或Y軸的軸的起始位置起始位置.3.可以靈活的選擇何時(shí)生效變化可以靈活的選擇何時(shí)生效變化結(jié)果結(jié)果. MC_ReadCamTableSlaveDynamics.1.通過(guò)輸入主軸位置通過(guò)輸入主軸位置,計(jì)算出相計(jì)算出相應(yīng)應(yīng)Cam Table表的從軸位置表的從軸位置.2.由以上得到從軸位置由以上得到從軸位置,可以在可以在凸輪表的任一位置去啟動(dòng)凸輪曲凸輪表的任一位置去啟動(dòng)凸輪曲線線. TwinCAT NC PTP電子凸輪指令電子凸輪指令 28TwinCAT NC PTPMC_CamScalingMC_CamScaling的指令的效果的指令的效果CamScaling可以

20、看成可以看成是動(dòng)態(tài)修改曲線的指令是動(dòng)態(tài)修改曲線的指令.不僅僅是使用不僅僅是使用offset,主主從軸從軸scaling的方式改變的方式改變凸輪曲線凸輪曲線. 還可以通過(guò)上述的還可以通過(guò)上述的WriteFunctionPoint或或WriteFunction改變曲改變曲線線.29TwinCAT NC PTPMC_CamScaling通過(guò)通過(guò)MC_CamActivationMode,可以讓可以讓camscaling更加靈活的動(dòng)態(tài)改變曲線更加靈活的動(dòng)態(tài)改變曲線.有以下一些動(dòng)態(tài)改變曲線的有以下一些動(dòng)態(tài)改變曲線的類型類型:立即修改曲線立即修改曲線.主軸在凸輪表的指定位置時(shí)主軸在凸輪表的指定位置時(shí)修改曲線

21、修改曲線.在主軸絕對(duì)值的指定位置時(shí)在主軸絕對(duì)值的指定位置時(shí)修改曲線修改曲線.在下一個(gè)周期的開(kāi)始修改曲在下一個(gè)周期的開(kāi)始修改曲線線.凸輪表在一個(gè)安全的狀態(tài)時(shí)凸輪表在一個(gè)安全的狀態(tài)時(shí)修改曲線修改曲線.取消修改的曲線的計(jì)劃取消修改的曲線的計(jì)劃.30MC_ReadCamTableSlaveDynamics的指令的效果的指令的效果TwinCAT NC PTPMC_ReadCamTableSlaveDynamics31TwinCAT NC PTP : 追鋸追鋸追剪功能塊追剪功能塊:該功能塊常用于物料剪切該功能塊常用于物料剪切.(通常用在一些比較厚通常用在一些比較厚的中長(zhǎng)物料的場(chǎng)合的中長(zhǎng)物料的場(chǎng)合,如鋼板剪

22、切等如鋼板剪切等)該工藝的特點(diǎn)是該工藝的特點(diǎn)是:剪切從軸追上物料以后剪切從軸追上物料以后,和物料保持速度同步后和物料保持速度同步后,剪切物料剪切物料,并保持同步一段時(shí)間并保持同步一段時(shí)間.(可以充分的對(duì)物可以充分的對(duì)物料進(jìn)行剪切料進(jìn)行剪切).同步區(qū)結(jié)束以后同步區(qū)結(jié)束以后,剪切從軸反向剪切從軸反向,回到當(dāng)初的起始回到當(dāng)初的起始點(diǎn)點(diǎn),準(zhǔn)備下一次的追鋸準(zhǔn)備下一次的追鋸.TwinCAT NC PTP :追鋸功能塊追鋸功能塊32TwinCAT NC PTP : 旋切功能塊旋切功能塊33旋切功能塊旋切功能塊:一種應(yīng)用非常廣泛的物料剪切案例一種應(yīng)用非常廣泛的物料剪切案例.如鋼板剪切如鋼板剪切,瓦楞紙剪切瓦楞

23、紙剪切,連續(xù)式包裝機(jī)的薄膜剪切連續(xù)式包裝機(jī)的薄膜剪切.通常和通常和收放卷配合使用收放卷配合使用.特點(diǎn)是特點(diǎn)是:旋刀在運(yùn)行過(guò)程中不停止旋刀在運(yùn)行過(guò)程中不停止(長(zhǎng)料剪切除長(zhǎng)料剪切除外外),比停剪的速度快很多比停剪的速度快很多.曲線特點(diǎn)主要為在剪曲線特點(diǎn)主要為在剪切的同步區(qū)速度保持一致切的同步區(qū)速度保持一致,其他區(qū)域?yàn)檠a(bǔ)償區(qū)其他區(qū)域?yàn)檠a(bǔ)償區(qū),用來(lái)解決不同長(zhǎng)度物料的位置補(bǔ)償用來(lái)解決不同長(zhǎng)度物料的位置補(bǔ)償.TwinCAT NC PTP : 旋切功能塊旋切功能塊34TwinCAT NC PTP : 旋切功能塊旋切功能塊35TwinCAT NC PTP : 旋切功能塊旋切功能塊36TwinCAT NC PT

24、P : 動(dòng)態(tài)捕捉功能塊動(dòng)態(tài)捕捉功能塊37動(dòng)態(tài)捕捉功能塊動(dòng)態(tài)捕捉功能塊:該功能塊的特點(diǎn)該功能塊的特點(diǎn):當(dāng)通過(guò)旋切功能塊去剪切薄膜當(dāng)通過(guò)旋切功能塊去剪切薄膜或紙張時(shí)或紙張時(shí),如果材料上有色標(biāo)如果材料上有色標(biāo),而旋刀必須剪在而旋刀必須剪在旋刀上時(shí)旋刀上時(shí),就必須用就必須用TouchProbe功能功能.此時(shí)此時(shí)TouchProbe的作用是色標(biāo)傳感器檢測(cè)到的作用是色標(biāo)傳感器檢測(cè)到材上的色標(biāo)后材上的色標(biāo)后,將此時(shí)電機(jī)軸的位置記錄下來(lái)將此時(shí)電機(jī)軸的位置記錄下來(lái).該位置記錄是不受嵌入式該位置記錄是不受嵌入式PC掃描周期的影響掃描周期的影響,是微秒級(jí)別的是微秒級(jí)別的.該數(shù)據(jù)走的是該數(shù)據(jù)走的是Ethercat p

25、rocess data的通道的通道,是是real time的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),動(dòng)態(tài)記錄的位置非常精確動(dòng)態(tài)記錄的位置非常精確.將前后兩個(gè)色標(biāo)的位置記錄下來(lái)將前后兩個(gè)色標(biāo)的位置記錄下來(lái),相相減減,就可以得到下次剪切所需要的長(zhǎng)就可以得到下次剪切所需要的長(zhǎng)度度.TwinCAT運(yùn)動(dòng)控制: 自動(dòng)收放卷38收放卷功能收放卷功能(TcPackAL庫(kù)庫(kù) ):應(yīng)用非常廣泛應(yīng)用非常廣泛.該庫(kù)適用于該庫(kù)適用于NC對(duì)伺服或變頻器的控對(duì)伺服或變頻器的控制制.在收放卷的過(guò)程中在收放卷的過(guò)程中,隨著卷徑的不斷隨著卷徑的不斷變化變化,根據(jù)指令算法根據(jù)指令算法,通過(guò)修改電機(jī)角通過(guò)修改電機(jī)角速度的方法速度的方法,來(lái)達(dá)到收放卷材料線速來(lái)達(dá)

26、到收放卷材料線速度不變度不變.計(jì)算卷徑的方法有計(jì)算卷徑的方法有1.通過(guò)計(jì)算伺服或變頻器實(shí)際走通過(guò)計(jì)算伺服或變頻器實(shí)際走過(guò)的距離進(jìn)行累加過(guò)的距離進(jìn)行累加,再根據(jù)材料的再根據(jù)材料的厚度厚度,進(jìn)行卷徑的計(jì)算進(jìn)行卷徑的計(jì)算.2.根據(jù)外部傳感器根據(jù)外部傳感器,進(jìn)行實(shí)際卷徑進(jìn)行實(shí)際卷徑的測(cè)算的測(cè)算,并反饋給上位并反饋給上位.TwinCAT運(yùn)動(dòng)控制: Dancer39Dancer功能功能(TcPackAL庫(kù)庫(kù) ):是張力控制的一個(gè)典型應(yīng)用是張力控制的一個(gè)典型應(yīng)用.通過(guò)修改主軸電機(jī)和從軸電機(jī)的速度通過(guò)修改主軸電機(jī)和從軸電機(jī)的速度齒輪比的方法齒輪比的方法,根據(jù)能夠反應(yīng)張力變根據(jù)能夠反應(yīng)張力變化的模擬量輸入反饋化

27、的模擬量輸入反饋,通過(guò)通過(guò)PID調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)來(lái)修改電子齒輪比修改電子齒輪比,從而達(dá)到張力控制從而達(dá)到張力控制的效果的效果.TwinCAT運(yùn)動(dòng)控制:MC_DigitalCamSwitch40CamSwitch功能功能(XFC庫(kù)庫(kù) ):凸輪開(kāi)關(guān)功能凸輪開(kāi)關(guān)功能.所謂凸輪開(kāi)關(guān)所謂凸輪開(kāi)關(guān),就是當(dāng)伺服軸達(dá)到一個(gè)初始位置時(shí)就是當(dāng)伺服軸達(dá)到一個(gè)初始位置時(shí),數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出打開(kāi)打開(kāi).就是當(dāng)伺服軸達(dá)到一個(gè)終點(diǎn)位置時(shí)就是當(dāng)伺服軸達(dá)到一個(gè)終點(diǎn)位置時(shí),數(shù)字量輸出關(guān)閉數(shù)字量輸出關(guān)閉.配合配合XFC使用使用,可以讓系統(tǒng)的數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出的場(chǎng)合在最精確的可以讓系統(tǒng)的數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出的場(chǎng)合在最精確的伺服軸位置打開(kāi)伺服軸位置打

28、開(kāi),關(guān)閉關(guān)閉,滿足對(duì)時(shí)間極其苛刻場(chǎng)合的應(yīng)用滿足對(duì)時(shí)間極其苛刻場(chǎng)合的應(yīng)用.可以考慮使用該功能來(lái)提高包裝機(jī)械的運(yùn)行速度可以考慮使用該功能來(lái)提高包裝機(jī)械的運(yùn)行速度.Axis PositionOutput BitTwinCAT運(yùn)動(dòng)控制:FIFO41FIFO的特點(diǎn)的特點(diǎn):可以將它理解可以將它理解成一個(gè)電子凸輪成一個(gè)電子凸輪.將需要走的點(diǎn)存在一個(gè)文將需要走的點(diǎn)存在一個(gè)文件里件里,也就是說(shuō)一個(gè)特殊的也就是說(shuō)一個(gè)特殊的File.這點(diǎn)和凸輪表的存儲(chǔ)這點(diǎn)和凸輪表的存儲(chǔ)方式比較類似方式比較類似.和凸輪不同之處它可以更和凸輪不同之處它可以更加靈活的修改所要走的位加靈活的修改所要走的位置點(diǎn)置點(diǎn).例如例如:只需修改存儲(chǔ)文

29、只需修改存儲(chǔ)文件中的數(shù)據(jù)就可以改變下件中的數(shù)據(jù)就可以改變下一個(gè)一個(gè)PC掃描周期的位置掃描周期的位置.適用范圍適用范圍:一些隨時(shí)都有可一些隨時(shí)都有可能改變位置目標(biāo)的應(yīng)用能改變位置目標(biāo)的應(yīng)用.一一些無(wú)規(guī)則的曲線些無(wú)規(guī)則的曲線.TwinCAT運(yùn)動(dòng)控制:FIFO42Instantaneous override PT-2 Override 下列的兩個(gè)圖表下列的兩個(gè)圖表,非常形象的將圖表中相鄰兩個(gè)點(diǎn)的變化類型表示了出來(lái)非常形象的將圖表中相鄰兩個(gè)點(diǎn)的變化類型表示了出來(lái).Instantaneous override:立即修改，以最快的速度從一個(gè)點(diǎn)切換到其相鄰位置點(diǎn)立即修改，以最快的速度從一個(gè)點(diǎn)切換到其相鄰位置

30、點(diǎn). PT-2 Override override:PT-2的修改類型的修改類型,該類方式更加柔滑該類方式更加柔滑,減少了機(jī)械系統(tǒng)的沖擊減少了機(jī)械系統(tǒng)的沖擊.Beckhoff 張力控制解決方案張力控制解決方案張力的形成原理：張力的形成原理：運(yùn)動(dòng)物體中的張力是由于運(yùn)動(dòng)物體中的張力是由于物料長(zhǎng)度方向存在著速度物料長(zhǎng)度方向存在著速度差，使得物料的不同部分差，使得物料的不同部分產(chǎn)生相對(duì)位移（或形變），產(chǎn)生相對(duì)位移（或形變），而產(chǎn)生存在于物料內(nèi)部的而產(chǎn)生存在于物料內(nèi)部的一種內(nèi)應(yīng)力。一種內(nèi)應(yīng)力。根據(jù)虎克定律有：根據(jù)虎克定律有：由此可見(jiàn)，恒張力控制問(wèn)題實(shí)質(zhì)上就是恒速度控由此可見(jiàn)，恒張力控制問(wèn)題實(shí)質(zhì)上就是恒速

31、度控制問(wèn)題，因而張力控制系統(tǒng)也可以理解為速度同制問(wèn)題，因而張力控制系統(tǒng)也可以理解為速度同步及跟蹤系統(tǒng)步及跟蹤系統(tǒng) 有有 F=V/L 即速度的波動(dòng)是張力波動(dòng)產(chǎn)生的最根本原因。即速度的波動(dòng)是張力波動(dòng)產(chǎn)生的最根本原因。張力的控制方式張力的控制方式根據(jù)不同的應(yīng)用要求，有基于力矩的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)張力控制，也有基于速根據(jù)不同的應(yīng)用要求，有基于力矩的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)張力控制，也有基于速度的開(kāi)環(huán)及閉環(huán)張力控制度的開(kāi)環(huán)及閉環(huán)張力控制基于力矩的開(kāi)環(huán)控制基于力矩的開(kāi)環(huán)控制基于力矩的閉環(huán)環(huán)控制基于力矩的閉環(huán)環(huán)控制基于速度的閉環(huán)控制基于速度的閉環(huán)控制(Dancer) Beckhoff 科技自動(dòng)化控制系統(tǒng)是純軟件的解決方案科技自動(dòng)

32、化控制系統(tǒng)是純軟件的解決方案(無(wú)需硬件擴(kuò)展無(wú)需硬件擴(kuò)展)，幾乎運(yùn)行于任何一個(gè)，幾乎運(yùn)行于任何一個(gè)PC，但由于，但由于TwinCAT擁有比擁有比Windows高的資源調(diào)度優(yōu)先權(quán)，通過(guò)高的資源調(diào)度優(yōu)先權(quán)，通過(guò) Beckhoff 專利技術(shù)的專利技術(shù)的調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)具有超強(qiáng)的硬實(shí)時(shí)能力，最短控制周期為調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)具有超強(qiáng)的硬實(shí)時(shí)能力，最短控制周期為50微秒，并可在微秒，并可在100微秒內(nèi)刷新微秒內(nèi)刷新100個(gè)伺服軸的數(shù)據(jù)。個(gè)伺服軸的數(shù)據(jù)。Motion 和和 PLC 在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，幾乎沒(méi)有通訊延時(shí)，消除了由此導(dǎo)致在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，幾乎沒(méi)有通訊延時(shí)，消除了由此導(dǎo)致的相位延遲和張力波動(dòng)，可以完全取代傳統(tǒng)的張力

33、控制器等一些快速的專用控制器，為客戶的相位延遲和張力波動(dòng)，可以完全取代傳統(tǒng)的張力控制器等一些快速的專用控制器，為客戶節(jié)省了成本，后期維護(hù)和改動(dòng)便捷容易。節(jié)省了成本，后期維護(hù)和改動(dòng)便捷容易。 在硅晶片的切割設(shè)備上，有多軸參與切割，切割區(qū)由于不允許安裝控制設(shè)備，必須完全依靠在硅晶片的切割設(shè)備上，有多軸參與切割，切割區(qū)由于不允許安裝控制設(shè)備，必須完全依靠電機(jī)的同步來(lái)保證張力的恒定。因此多絲切割機(jī)的張力控制有其自身的特點(diǎn)，切割區(qū)的張力電機(jī)的同步來(lái)保證張力的恒定。因此多絲切割機(jī)的張力控制有其自身的特點(diǎn)，切割區(qū)的張力必須通過(guò)多電機(jī)的協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)。張力控制的目標(biāo)為：系統(tǒng)輸出的張力基本恒定必須通過(guò)多電機(jī)的協(xié)調(diào)

34、控制實(shí)現(xiàn)。張力控制的目標(biāo)為：系統(tǒng)輸出的張力基本恒定(波動(dòng)范圍波動(dòng)范圍小，靜態(tài)誤差小小，靜態(tài)誤差小)、對(duì)階躍干擾響應(yīng)迅速、并且調(diào)節(jié)控制方便，魯棒性強(qiáng)。、對(duì)階躍干擾響應(yīng)迅速、并且調(diào)節(jié)控制方便，魯棒性強(qiáng)。 以切方機(jī)為例，其硬件組成及平臺(tái)如圖示：以切方機(jī)為例，其硬件組成及平臺(tái)如圖示：Beckhoff 的張力控制軟件及算法的張力控制軟件及算法基于基于Load Cell-負(fù)載測(cè)量型的軟件結(jié)構(gòu)負(fù)載測(cè)量型的軟件結(jié)構(gòu) 在測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量輥固定不動(dòng)，在測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量輥固定不動(dòng)，Load Cell直接直接測(cè)量被控對(duì)象張力大小，并將傳感器所測(cè)得數(shù)值反饋測(cè)量被控對(duì)象張力大小，并將傳感器所測(cè)得數(shù)值反饋到控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)控

35、制。負(fù)載測(cè)量型張力測(cè)量輥適合到控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。負(fù)載測(cè)量型張力測(cè)量輥適合應(yīng)用于被控對(duì)象，材料比較重和有限的活動(dòng)空間。此應(yīng)用于被控對(duì)象，材料比較重和有限的活動(dòng)空間。此種類型的測(cè)量機(jī)構(gòu)，測(cè)量輥安裝精度，種類型的測(cè)量機(jī)構(gòu)，測(cè)量輥安裝精度，Load Cell分分辨率，辨率，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間是影響控制精度的關(guān)鍵因素。由轉(zhuǎn)換時(shí)間是影響控制精度的關(guān)鍵因素。由于負(fù)載測(cè)量型的張力輥固定，不能吸收張力峰值波動(dòng)，于負(fù)載測(cè)量型的張力輥固定，不能吸收張力峰值波動(dòng)，其通常應(yīng)用于運(yùn)行速度較慢的生產(chǎn)線設(shè)備中。其通常應(yīng)用于運(yùn)行速度較慢的生產(chǎn)線設(shè)備中。 Beckhoff張力控制解決方案的軟件架構(gòu)如下：張力控制解決方案的軟件架構(gòu)如

36、下：Master AxisSlaveAxisPIDControl?gScalingAlgorithmg(t)TargetTensionActualTensionTension+-PID Output?g * PIDout+ GearOffset 本解決方案中主要運(yùn)用了功能塊本解決方案中主要運(yùn)用了功能塊FB_TensionControl.該功能塊支持多主軸該功能塊支持多主軸(Master1,Master2,Master3)耦合：耦合： TensionIput1: 實(shí)測(cè)張力值；實(shí)測(cè)張力值；LoadCell_CTL1: LoadCell_CTL 的結(jié)構(gòu)體，包括一些的結(jié)構(gòu)體，包括一些Kp等參數(shù)的賦值；等參數(shù)的賦值；AxisEX1：參與同步的主軸結(jié)構(gòu)體；：參與同步的主軸結(jié)構(gòu)體；AxisEX2