台达运动控制型plc应用技术 5页

　　台达运动控制型PLC应用技术1引言随着自动化设备对控制的高精度、高响应性需求的不断增加，自动化控制技术不断提高，精确的高速定位控制得到广泛应用，PLC这一工业控制产品也从早期的逻辑控制领域不断扩展到运动控制领域，实现了以往PLC无法完成的运动控制功能。在运动控制中大多数采用我们熟悉的数控系统或者是计算机运动板卡来完成，虽然作为专门的产品能够实现复杂的运动轨迹控制，但同时要完成一些逻辑动作的控制就不如PLC灵活方便。台达DVP20PM系列PLC高速定位、双轴线性及圆弧插补多功能可编程控制器，结合了PLC逻辑动作控制和数控系统运动控制的各自优点，在功能上满足双轴插补的高速定位需求。2台达运动控制型PLC硬件结构DVP20PM是台达运动控制型PLC。DVP20PM通过前后两个扩展口既可作为PLC主机执行也可作为EH2型主机的扩展模块使用，具有X0-X7、Y0-Y7数字量输入输出各八点，并配置了手摇轮、零点信号、原点信号、极限信号、启动、停止等各种信号接口满足应用需求。DVP20PM主机包含64K超大程序容量内存（Flash），可支持100段运动程序，脉冲输出最高可达500KHz，并具备电子原点返回模式，支持PLC顺序语言及定位语言(G码与M码），下面先由硬件部分简单介绍20PM组成。2.1电源DVP20PM电源规格参见表1。表1电源规格2.2I/O点规格参见图1，DVP20PM提供的数字量输入输出点规格与台达通用PLC规格基本相同，输入点支持SINK（漏极）和SOURCE（源极）两种方式，输出点也有继电器输出和晶体管输出可选。图1需要提到的是其在运动控制中的特殊输入输出点，简述如下：START0、START1：启动输入STOP0、STOP1：停止输入LSP0/LSN0、LSP1/LSN1：右极限输入/左极限输入A0+、A0-、A1+、A1-：手摇轮A相脉波输入+,-（差动信号输入）B0+、B0-、B1+、B1-：手摇轮B相脉波输入+,-（差动信号输入）\nPG0+、PG0-、PG1+、PG1-：零点讯号输入+,-(差动信号输入)DOG0、DOG1：原点回归的近点信号输入或多段运动的启动信号CLR0+、CLR0-、CLR1+、CLR1-：清除信号（Servo驱动器内部偏差计数器清除信号）FP0+、FP0-、FP1+、FP1-：脉冲输出端口RP0+、RP0-、RP1+、RP1-：脉冲输出端口（注：0表示第一轴，1表示第二轴，如START0表示启动第一轴，START1表示启动第二轴，其他信号依次类推）从端子分布可以看到，除了常用的极限和启动停止信号外，配置了过零脉冲PG和手摇轮功能输入端，手摇轮是机床应用中常用而必备功能，而利用过零信号在精确控制场合往往会用到，当然更不用说定位控制中都会用到的DOG原点信号。2.3配线规格一般I/O点配线就不再赘言了，可以关注一下PLC比较少用到的差分输入输出方式，在信号中有一部分是这样的，一定要注意否则将不能正确完成，参见图2、图3。图2差分输入配线示意图图3差分输出配线示意图3台达运动控制型PLC软件结构3.1DVP20PM程序结构由于20PM主机结合了PLC顺序逻辑控制及双轴插补定位控制的功能，因此在程序架构上主要分为O100主程序、Ox运动子程序及Pn子程序等三大类，结合了基本指令、应用指令、运动指令及GCode指令，使程序设计更多元化，结构更清晰；程序采用PMSOFT软件进行编辑，参见图4。图4程序设计界面（1）主程序。主程序以O100作为起始标记，M102作为结束标记，是PLC顺序控制程序，主要为控制主机动作执行，在O100主程序区域中，可以使用基本指令及应用指令，或在程序中启动Ox0~Ox99运动子程序及调用Pn子程序。主要提供主控制程序的建立，以及运动子程序的设定及启动控制。\n（2）运动子程序。Ox0～Ox99运动子程序为运动控制程序，主要为控制20PM系列主机进行X-Y轴双轴运动之子程序，于Ox0～Ox99运动子程序区段中，有支持基本指令、应用指令、运动指令及G码指令，并在程序中可规划呼叫Pn指针子程序，通过PLC提供的内部特D特M进行子程序的控制。主要提供运动子程序的建立，以及运动子程序的运动控制，在架构上可算是20PM的运动指令及G码指令规划区域。（3）子程序。这里所说的子程序是指以Pn开头的一般用子程序，主要是被O100主程序及Ox运动子程序调用的子程序。如在O100主程序调用Pn指针，则Pn指针子程序支持基本指令及应用指令；若在Ox0~Ox99运动子程序中调用Pn指针时，则Pn指针子程序区段可支持基本指令、应用指令、运动指令及G码指令。3.2PMSOFT软件介绍与台达PLC的的编程软件PMSOFT按照IEC61131标准设计，具有梯形图和语句表两种编程方式，且具有G码汇入、错误提示、区段实现多轴联动的直线插补并不困难，圆弧插补一般为两轴联动。插补运算可以有多种算法，例如"DDA算法"，"逐点比较法"，"正负法"，"最小偏差法（Bresenham算法）"等，其中最小偏差法具有最小的偏差和较快的运行速度。DVP20PM运动控制型PLC可实现2轴联动，支持直线和圆弧插补，以及相应的第三轴处理。（4）数控软件。DVP20DPM支持复杂的运动轨迹控制，那是如何实现的呢？简单的说，将复杂轨迹通过AUTOCAD等软件生成图形，再经过CAM软件转换为G代码，而PMSOFT可以直接导入文本格式的G代码，这样就可以完成运动程序下载到20PM中执行。那么怎样完成图形到G代码的转换呢，这就需要CAM软件了，以下简单介绍一些常用的CAM软件：目前CAD/CAM行业中普遍使用的是MASTERCAM、CIMATRON、PRO-E、UG、CATIA...•MASTERCAM是最常用的一种软件，大多数数控操作员都使用MASTERCAM，它集画图和编程于一身，绘制线架构最快，缩放功能最好。•CIMATRON是迟一些进入中国的软件，在刀路轨迹上的功能优越于MASTERCAM，现已被广泛地应用。•Pro/E是美国PTC开发的软件，现已成为全世界最普及的三维CAD/CAM系统。集多种功能于一体，用于模具设计、产品画图、广告设计、图像处理、灯饰造型设计，是最好的画图软件，一般来说用PRO-E画图，用MASTERCAM或CIMATRON加工。当然还有其他同类软件也同样可以使用，通过这些软件将我们想要加工的轨迹曲线数据转换为PLC或数控系统可以识别执行的代码，从而控制我们的设备运动。4.2运动控制特点\n（1）DVP20PM特色。多段速执行及中断定位，利用此项功能实现运动的平滑性及准确定位。64K步程序容量,100段运动程序，满足不同加工需求；在20PM中最大可设置100种运动轨迹，同时利用64K的程序容量，预先将需要执行的各种不同运行曲线的G码存储在PLC中，当需要加工某种规格时，可以采用文本显示器、触摸屏等来调用。支持G码的直接汇入，当采用CAM软件生成文本格式的G码后，可利用PMSOFT的汇入菜单直接汇入到PLC运动程序中。脉冲输入输出采用差动方式，最高达500KHz，满足了绝大多数应用中速度的要求。支持手摇轮应用，这是运动控制中的一个基本功能，可做一些手动的调整。具备电子原点返回模式，在20PM内存中加入了原点记忆功能，只要设定了电子原点，即使设备断电，在下次上电后也可以轻松找到原点位置。可连结EH2主机与所有扩充模块，20PM可以灵活配置，即可以接在EH2主机后作为专门定位扩展模块，也可以做为主机连接其他的模拟量等特殊功能模块。支持PLC顺序语言及定位语言(G码与M码），实现了通用PLC与数控技术的一个完美结合。配置运动轨迹的离线仿真功能，在实际加工前利用该项功能可以检查运动程序是否存在问题，可及时解决减少错误发生，参见图6。（2）轴控方式。准确的说，DVP20PM是实现两轴（X、Y轴）联动插补的产品，支持数控程序中的G码功能指令，同时可以处理第三轴的动作。20PM支持的G代码功能如下：G0高速定位；G1双轴联动直线插补；G2顺时针圆弧插补（设定圆心位置）；G3逆时针圆弧插补（设定圆心位置）；G2顺时针圆弧插补（设定半径长度）；G3逆时针圆弧插补（设定半径长度）；G4停顿时间；G90设定绝对坐标系统；G91设定相对坐标系统。对于第三轴（Z轴）处理方式如下：20PM目前只规划2轴，当G0中指定了Z轴时，此G0指令中Z轴将被拆解独立出来。例:G0XP1YP2ZP3G0ZP3G0XP1YP2G0ZP3执行时20PM将自动呼叫P255并以D0传递P3，使用者可于P255中处理Z轴动作。4.3一个案例液晶切片机的硬件案例。在该设备中配置了DVP32EH2+DVP20PM+DVP01PU*4来控制六轴运动，其中两轴采用圆弧插补完成倒角运动，另外四轴为独立运动。实现了设备的点动、原点回归、半自动及自动运行，达到精确位置控制。\n5结束语DVP20PM00D产品是一款同时具有逻辑控制和位置控制的功能强大的PLC，可以灵活、高速、精确的完成平面两轴运动控制，可以广泛应用于木工机械、焊接机械、切割设备以及半导体加工设备等等，特别适合有固定加工轨迹的平面两轴控制场合。我们有理由相信其出色的控制功能具有良好的发展前景。