S7-1500插補(bǔ)功能

時(shí)間：2021-10-25作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：1686

1 路徑插補(bǔ)功能簡(jiǎn)介

1.1 基本概念
插補(bǔ)的概念源于數(shù)控機(jī)床。在數(shù)控機(jī)床中，刀具不能嚴(yán)格地按照要求加工的曲線(直線)運(yùn)動(dòng)，只能用折線軌跡逼近所要加工的曲線。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)依照一定方法確定刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的過(guò)程，叫做插補(bǔ)。也可以說(shuō)，已知曲線上的某些數(shù)據(jù)，按照某種算法計(jì)算已知點(diǎn)之間的中間點(diǎn)的方法，或者稱為“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。插補(bǔ)的動(dòng)作過(guò)程：在每個(gè)插補(bǔ)周期（較短時(shí)間，一般為毫秒級(jí)）內(nèi)，根據(jù)指令、進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小直線段的數(shù)據(jù)，刀具沿著微小直線段運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)若干個(gè)插補(bǔ)周期后，刀具從起點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，完成輪廓的加工。
路徑運(yùn)動(dòng)較初來(lái)自于機(jī)器人和CNC領(lǐng)域，用機(jī)器人編程語(yǔ)言或G-Code編程。它是指在多維空間中，通過(guò)一組軸的協(xié)作動(dòng)作，各軸之間無(wú)主從之分，它們按照設(shè)定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，實(shí)現(xiàn)路徑對(duì)象從起點(diǎn)到終點(diǎn)的*的路徑軌跡運(yùn)動(dòng)。
路徑插補(bǔ)產(chǎn)生路徑的運(yùn)行軌跡，計(jì)算插補(bǔ)周期內(nèi)的路徑插補(bǔ)點(diǎn)，并通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換獲得對(duì)應(yīng)插補(bǔ)周期內(nèi)插補(bǔ)點(diǎn)的各路徑軸設(shè)定值。
隸屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的單獨(dú)軸在S7 technology中被*為路徑軸，路徑軸通過(guò)路徑對(duì)象執(zhí)行路徑運(yùn)動(dòng)。參考圖1 路徑軸與路徑對(duì)象。


圖1 路徑軸與路徑對(duì)象

1.2 S7-Technology 路徑功能特點(diǎn)

S7-Technology 路徑插補(bǔ)功能概述：

> 從S7-Technology V4.2開始
> 允許進(jìn)行3軸插補(bǔ)操作
> 路徑插補(bǔ)可以通過(guò)直線、圓弧、多項(xiàng)式表示實(shí)現(xiàn)
> Move Path命令可以組成連續(xù)運(yùn)動(dòng)
> 支持多種機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
> 可以與外部位置值同步，實(shí)現(xiàn)傳送帶跟蹤功能

S7-Technology 路徑插補(bǔ)的技術(shù)特點(diǎn)：

> 所有的路徑軸都相互同步移動(dòng)
> 所有的路徑軸都同時(shí)到達(dá)目標(biāo)位置
> 路徑軌跡的移動(dòng)，將會(huì)始終是以一個(gè)固定的合成速度進(jìn)行 (如果動(dòng)態(tài)
   特性限制沒(méi)有被追趕)
> 較低速度性能的軸，決定了整個(gè)軌跡的較高動(dòng)態(tài)特性

路徑差補(bǔ)可以執(zhí)行較多3軸之間的2D或者3D的線性、圓弧或者多項(xiàng)式插補(bǔ)，路徑差補(bǔ)工藝對(duì)象(TO) ，適用于機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)控制范疇，一個(gè)共同的系統(tǒng)中，可以存在多個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)控制結(jié)構(gòu)。同步于路徑軸的“同步軸”，仍然可以實(shí)現(xiàn)同步控制，例如，旋轉(zhuǎn)，凸輪開關(guān)，測(cè)量功能。通過(guò)圖形化編輯器，可以簡(jiǎn)便地設(shè)置機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)控制系統(tǒng)的參數(shù)；通過(guò)動(dòng)態(tài)特性輪廓窗口，可以輕松定義路徑的動(dòng)態(tài)特性；通過(guò)軌跡點(diǎn)表格，可以輕松定義路徑差補(bǔ)，計(jì)劃目的地路徑。另外還可以定義保護(hù)防撞區(qū)域和實(shí)現(xiàn)傳送帶位置的精確跟蹤。

1.3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的選擇
T-CPU 所實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)，等同于人們過(guò)去所熟悉機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)?？梢詫⑺鼈兎譃槿缦聝煞N不同的類型。參考圖2 在 T-CPU 中集成的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)。


圖2 在 T-CPU 中集成的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)

不同的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)TCP (Tool Center Point，工具中心點(diǎn)或機(jī)械運(yùn)動(dòng)端點(diǎn))相同的路徑運(yùn)動(dòng)功能。盡管在某些情況下，不同的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)相同的路徑運(yùn)動(dòng)，但是，如果機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)選擇不合理，將有可能無(wú)法完成*的路徑功能。所以，必須根據(jù)實(shí)際的工藝需求選擇合適的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，并在工廠布局中考慮該機(jī)構(gòu)的的合理安裝位置。參考圖3 不同機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化。


圖3 不同機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化


2 路徑插補(bǔ)的實(shí)現(xiàn)方法

2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型簡(jiǎn)介
常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型請(qǐng)參考圖 4 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。


圖 4 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

下面介紹一些常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。直角坐標(biāo)機(jī)器人 (英文名：Cartesian coordinate robot)，大型的直角坐標(biāo)機(jī)器人也稱桁架機(jī)器人或龍門式機(jī)器人，由多個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度建成空間直角關(guān)系的、多用途的操作機(jī)器。工作的行為方式主要是通過(guò)完成沿著X、Y、Z軸上的線性運(yùn)動(dòng)。因末端操作工具的不同，直角坐標(biāo)機(jī)器人可以非常方便的用作各種自動(dòng)化設(shè)備，完成如焊接、搬運(yùn)、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測(cè)、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作。參考圖5 直角坐標(biāo)機(jī)器人。


圖5 直角坐標(biāo)機(jī)器人

SCARA 機(jī)器人（Selective Compliance Assembly Robot Arm）是一種圓柱坐標(biāo)型的特殊工業(yè)機(jī)器人。有3個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進(jìn)行定位，另一個(gè)關(guān)節(jié)是移動(dòng)關(guān)節(jié)，用于完成機(jī)械末端在垂直平面的運(yùn)動(dòng)。SCARA機(jī)器人在x,y方向上具有良好的順從性、靈活性，而在Z軸方向具有良好的剛度，此特性特別適合于裝配工作。SCARA機(jī)器人廣泛應(yīng)用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。它的主要職能是搬取零件和裝配工作。 參考圖6 SCARA 機(jī)器人。


圖6 SCARA 機(jī)器人

鉸鏈型機(jī)械臂：有很高的自由度，可以多至5~6軸，適合于幾乎任何軌跡或角度的工作，可以自由編程，完成全自動(dòng)化的工作, 提高生產(chǎn)效率；可以代替很多不適合人力完成、有害身體健康的復(fù)雜工作，比如，汽車外殼點(diǎn)焊。參考圖 7 鉸鏈型機(jī)械臂。


圖7鉸鏈型機(jī)械臂

Delta 3D機(jī)器人：外形酷似一只蜘蛛，這種**的幾何結(jié)構(gòu)賦予了它們質(zhì)量輕，強(qiáng)度大，輕便靈活，節(jié)省空間，高速，敏捷；適用于高速分揀。參考圖8 Delta 3D機(jī)器人。


圖8 Delta 3D機(jī)器人

2.2 路徑插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)方法
首先需要做軸的定義，選擇“Path interploation”。參考圖 9 路徑軸的定義。


圖9 路徑軸的定義

然后雙擊“Insert path object”插入路徑對(duì)象。路徑對(duì)象是路徑插補(bǔ)及與路徑插補(bǔ)相關(guān)的其他任務(wù)的客體，路徑對(duì)象也包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換。參考圖10 插入路徑對(duì)象。


圖10 插入路徑對(duì)象

路徑對(duì)象生成后，需要執(zhí)行軸的關(guān)聯(lián)。路徑軸與其他路徑軸一起，通過(guò)路徑對(duì)象執(zhí)行路徑運(yùn)動(dòng)。參考圖11 路徑軸的關(guān)聯(lián)。在該圖中，路徑軸Axis_1、Axis_2、 Axis_3同屬于路徑對(duì)象Path_object_1。


圖11 路徑軸的關(guān)聯(lián)

路徑軸關(guān)聯(lián)后，需要選擇對(duì)應(yīng)的機(jī)械模型，通過(guò)組態(tài)，T-CPU自動(dòng)完成目標(biāo)坐標(biāo)系與機(jī)器坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。參考圖12 機(jī)械模型的選擇。工藝組態(tài)完成后，會(huì)自動(dòng)生成各個(gè)軸以及路徑對(duì)象的工藝DB，參考圖13 工藝DB。然后就可以調(diào)用相應(yīng)的功能塊進(jìn)行程序的編寫工作。


圖12機(jī)械模型的選擇

 


圖13 工藝DB

2.3 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換
坐標(biāo)系是描述路徑及任何位置信息的必要條件。在路徑插補(bǔ)功能中，涉及三個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。分別是基礎(chǔ)坐標(biāo)系、機(jī)器坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系?；A(chǔ)坐標(biāo)系描述了機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在空間的安裝視圖，參考圖14的紅色標(biāo)示；機(jī)器坐標(biāo)系描述了路徑軸的位置視圖，參考圖14的黑色標(biāo)示；目標(biāo)坐標(biāo)系描述了路徑運(yùn)動(dòng)的物體或工件的本地視圖，參考圖14的藍(lán)色視圖。目標(biāo)坐標(biāo)系能與運(yùn)動(dòng)的傳送帶軸同步運(yùn)動(dòng)。路徑對(duì)象的運(yùn)動(dòng)命令的位置信息在目標(biāo)坐標(biāo)系中或在基礎(chǔ)坐標(biāo)系中*。


圖14 三種坐標(biāo)系

在T-CPU 的路徑對(duì)象中，可以通過(guò) Offset (偏移量)來(lái)設(shè)定基本坐標(biāo)系的位置，該偏移量的計(jì)算是從運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)象的零點(diǎn)起始，直到基本坐標(biāo)系(BCS)的原點(diǎn)為止。如圖15 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換示例，X軸偏移值Offset X = 250+50 = 300，Y軸偏移值 Offset Y= -550+50 = -500，Z軸偏移值 Offset Z = -1100+50+200 = -850。計(jì)算完成坐標(biāo)系偏移值后，需要在組態(tài)中填入這些偏移值，參考圖16 偏移量設(shè)定。


圖15 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換示例

 


圖16 偏移量設(shè)定

在坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換中，不僅要考慮到坐標(biāo)系本身的偏移，還要考慮具體的機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械臂的初始位置。以SCARA系統(tǒng)為例，有兩個(gè)臂長(zhǎng)L1, L2，需要在組態(tài)中填寫這兩個(gè)長(zhǎng)度。參考圖17 SCARA 臂長(zhǎng)設(shè)定。在初始位置，機(jī)械臂相對(duì)于零點(diǎn)位置和機(jī)械臂之間可能有角度上的偏移，參考圖18 機(jī)械臂角度偏移，需要在組態(tài)中去設(shè)置這個(gè)偏移角度，參考圖19 機(jī)械臂角度偏移設(shè)置。


圖17 SCARA 臂長(zhǎng)設(shè)定

 


圖18 機(jī)械臂角度偏移

 


圖19 機(jī)械臂角度偏移設(shè)置


3 路徑插補(bǔ)功能塊的使用
路徑插補(bǔ)功能需要通過(guò)路徑插補(bǔ)功能塊來(lái)編程實(shí)現(xiàn)。具體的功能塊請(qǐng)參考表1 路徑插補(bǔ)功能塊。

指令	功能
MC_PathSelect	裝載預(yù)先定義好的路徑差補(bǔ)軌跡點(diǎn)表格
MC_MovePath	按照預(yù)先定義好的路徑差補(bǔ)軌跡點(diǎn)表格，實(shí)現(xiàn)路徑軌跡控制
MC_GroupInterrupt	中斷、停止當(dāng)前路徑軌跡運(yùn)動(dòng)，直至執(zhí)行“MC_GroupContinue”命令為止
MC_GroupContinue	繼續(xù)執(zhí)行之前由于“MC_GroupInterrupt”而中斷、停止的路徑軌跡運(yùn)動(dòng)
MC_GroupStop	停止所有激活的路徑運(yùn)動(dòng)軸控制
MC_MoveLinearAbsolute	**方式的三維直線路徑軌跡控制
MC_MoveLinearRelative	相對(duì)方式的三維直線路徑軌跡控制
MC_MoveCircularAbsolute	**方式的三維圓弧路徑軌跡控制
MC_MoveCircularRelative	相對(duì)方式的三維圓弧路徑軌跡控制
MC_MoveCircles	圓周路徑軌跡控制
MC_MovePolynomialAbsolute	**方式的三維多項(xiàng)式路徑軌跡控制
MC_MovePolynomialRelative	相對(duì)方式的三維多項(xiàng)式路徑軌跡控制
MC_ZoneCheck	設(shè)定三維空間區(qū)域，監(jiān)控運(yùn)動(dòng)系的運(yùn)動(dòng)，避免相撞（例如，Handing 應(yīng)用）
MC_GroupSyncConveyorBelt	與路徑軌跡控制之間，保持位置同步控制
MC_RedefineTrackingPos	工件坐標(biāo)系中，坐標(biāo)傳送帶方向的偏移修正

表1 路徑插補(bǔ)功能塊

3.1 MovePath 功能
按照預(yù)先定義好的路徑差補(bǔ)軌跡點(diǎn)表格，實(shí)現(xiàn)路徑軌跡控制?？梢栽谌S空間預(yù)先定義若干個(gè)點(diǎn)，按照這些路徑點(diǎn)去做插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)常用的拾取 / 堆放工藝。參考圖20 MovePath 軌跡。在軌跡的每一個(gè)段落內(nèi)，都可以實(shí)現(xiàn)速度變化；在軌跡控制中，可以定義位置停止點(diǎn)，支持M 功能輸出，路徑表較多支持240個(gè)位置點(diǎn)。


圖20 MovePath 軌跡

首先需要使用FB489 “MC_PathSelect “ 做路徑軌跡的選擇，然后調(diào)用功能塊FB488”MC_MovePath” 做路徑插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。參考圖21 路徑選擇與運(yùn)動(dòng)。必須首先調(diào)用“MC_PathSelect” 工藝功能選擇插補(bǔ)點(diǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)定義路徑段，數(shù)值為1-5，數(shù)值寫入輸入?yún)?shù)Segment，然后將其裝入到T-CPU 的Technology內(nèi)核中。使用該Technology內(nèi)核可存儲(chǔ)較大5條路徑段。工藝功能“MC_MovePath” 允許一個(gè)路徑對(duì)象沿著一條路徑段運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)工藝功能“MC_PathSelect”準(zhǔn)備好其他路徑段。
可以使用 UDT 121創(chuàng)建路徑點(diǎn)DB “PathData”， “PathData” 使用指針形式 ANY-Pointer，每一個(gè)路徑點(diǎn)占用 22 Byte，每個(gè)路徑表較多由240個(gè)路徑點(diǎn)組成。參考圖22 生成路徑表。


圖21 路徑選擇與運(yùn)動(dòng)

 


圖22 生成路徑表

在路徑表中，Point[x].X、Point[x].Y、Point[x].Z 分別指X,Y,Z坐標(biāo)，Point[x].CornerDistance表示直線在插補(bǔ)點(diǎn)之間的圓弧轉(zhuǎn)換和帶沖擊限制的多項(xiàng)式轉(zhuǎn)換的角距離(REAL)，根據(jù)PathDescription (3或11)選擇轉(zhuǎn)換模式。對(duì)于小于0.0的值，路徑對(duì)象的運(yùn)動(dòng)在相關(guān)停止點(diǎn)被中斷。參考圖23 插補(bǔ)點(diǎn)轉(zhuǎn)換。Point[x].Override表示速度替換值/速度校正值(REAL) ，取值范圍從0.0%到200%。參考圖24 速度校正。對(duì)于沿著路徑段的雙向運(yùn)動(dòng)，速度曲線是一致的。Point[x].M_Function表示用戶自定義功能碼(INT) ，對(duì)應(yīng)MC_MovePath的輸出參數(shù)Code輸出值。創(chuàng)建路徑點(diǎn)DB “PathData”在程序中的調(diào)用請(qǐng)參考圖25 路徑表調(diào)用。



圖23 插補(bǔ)點(diǎn)轉(zhuǎn)換

 



圖24 速度校正

 


圖25 路徑表調(diào)用

按照?qǐng)D25 所示的路徑表，執(zhí)行“MC_MovePath”后，三個(gè)軸同時(shí)到達(dá)（600，400，200）的坐標(biāo)位置，參考圖26 MovePath trace 曲線。


圖26 MovePath trace 曲線

3.2 直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)和多項(xiàng)式插補(bǔ)
T-CPU 可以通過(guò)功能塊實(shí)現(xiàn)空間三維的直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)和多項(xiàng)式插補(bǔ)，相關(guān)功能塊有FB484 “MC_MoveLinearAbsolute”，F(xiàn)B485 “MC_MoveLinearRelative”，F(xiàn)B 486 "MC_MoveCircularAbsolute"，F(xiàn)B 487 "MC_MoveCircularRelative"，F(xiàn)B 490 “MC_MovePolynomAbsolute”，F(xiàn)B 491”MC_MovePolynomRelative”。另外還有一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)
能塊FB 496 "MC_MoveCircles"。參考圖27 路徑插補(bǔ)基本功能。


圖27 路徑插補(bǔ)基本功能

3.2.1 直線插補(bǔ)
FB484 “MC_MoveLinearAbsolute”工藝功能使路徑對(duì)象沿著一條線性路徑移動(dòng)到一個(gè)絕
對(duì)目標(biāo)位置。目標(biāo)位置在三維空間*。命令中的輸入?yún)?shù)AxesGroup 寫入路徑對(duì)象的工藝DB 塊號(hào)；Position 寫入目標(biāo)位置的**坐標(biāo)地址，該地址的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由”S7-Tech”庫(kù)中的UDT42 創(chuàng)建；Velocity , Jerk, Acceleration和 Deceleration允許*路徑對(duì)象的動(dòng)態(tài)值；根據(jù)輸入?yún)?shù)CoordSystem，可以*參照基礎(chǔ)坐標(biāo)系或目標(biāo)坐標(biāo)系；輸入?yún)?shù)BufferMode允許*是否用新的運(yùn)動(dòng)取代當(dāng)前運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑿碌倪\(yùn)動(dòng)添加在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)之后，或?qū)⑿碌倪\(yùn)動(dòng)與當(dāng)前運(yùn)動(dòng)混合再附加在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)之后；輸入?yún)?shù)TransitionMode允許*運(yùn)動(dòng)混合的類型；輸入?yún)?shù)TransitionParameter*混合類型的相關(guān)參數(shù)(轉(zhuǎn)彎半徑)。參考圖28 FB484。



圖28 FB484

其中，BufferMode取值有0、1、2，TransitionMode取值有0、3、10、11，具體的運(yùn)動(dòng)軌跡可以參考圖29 BufferMode與TransitionMode的作用。


圖29 BufferMode與TransitionMode的作用

在該圖中，對(duì)于模式 ①，立即執(zhí)行新的運(yùn)動(dòng)指令，有停頓；對(duì)于模式 ②，等待舊指令完成后執(zhí)行新指令，有停頓；對(duì)于模式 ③，立即執(zhí)行新的指令，通過(guò)*的轉(zhuǎn)彎半徑切換，無(wú)停頓；對(duì)于模式 ④，等待舊指令完成后，通過(guò)*的轉(zhuǎn)彎半徑執(zhí)行新指令，無(wú)停頓；對(duì)于模式 ⑤，立即執(zhí)行新的指令，無(wú)停頓，拐點(diǎn)沖擊較大；對(duì)于模式 ⑥，等待舊指令完成后執(zhí)行新指令，無(wú)停頓，拐點(diǎn)沖擊較大；對(duì)于模式 ⑦，立即執(zhí)行新的指令，通過(guò)多項(xiàng)式曲線切換，無(wú)停頓，減小拐點(diǎn)沖擊；對(duì)于模式 ⑧，等待舊指令完成后，通過(guò)多項(xiàng)式曲線切換到新指令，無(wú)停頓，減小拐點(diǎn)沖擊。
如果將目標(biāo)位置坐標(biāo)定義為（100，100，50），參考圖30 目標(biāo)位置，則觸發(fā)FB484 后，各軸同時(shí)到達(dá)（100，100，50）的目標(biāo)位置，參考圖31 **線性運(yùn)動(dòng)軌跡。
、


圖30 目標(biāo)位置

 


圖31 **線性運(yùn)動(dòng)trace曲線

FB485 “MC_MoveLinearRelative” 工藝功能使路徑對(duì)象沿著一條線性路徑移動(dòng)一段相對(duì)距離。該距離在三維空間*，由輸入?yún)?shù)Distance 寫入，該變量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由”S7-Tech”庫(kù)中的UDT42 創(chuàng)建；運(yùn)動(dòng)命令中的輸入?yún)?shù)Velocity , Jerk, Acceleration和 Deceleration允許*路徑對(duì)象的動(dòng)態(tài)值；根據(jù)輸入?yún)?shù)CoordSystem，可以*參照基礎(chǔ)坐標(biāo)系或目標(biāo)坐標(biāo)系；輸入?yún)?shù)BufferMode允許*是否用新的運(yùn)動(dòng)取代當(dāng)前運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑿碌倪\(yùn)動(dòng)添加在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)之后，或?qū)⑿碌倪\(yùn)動(dòng)與當(dāng)前運(yùn)動(dòng)混合再附加在當(dāng)前運(yùn)動(dòng)之后；輸入?yún)?shù)TransitionMode*混合類型的相關(guān)參數(shù)(轉(zhuǎn)彎半徑)。參考圖32 FB485。


圖32 FB485

舉例說(shuō)明BufferMode和TransitionMode 對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的影響。參考圖33 兩次觸發(fā)FB485，首先觸發(fā)FB485進(jìn)行線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在目標(biāo)位置還未到達(dá)時(shí)，觸發(fā)另外一個(gè)FB485進(jìn)行線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)，時(shí)序圖參考圖34 線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖。由于FB485 BufferMode和TransitionMode均設(shè)置為0，則根據(jù)圖29 可得出，*二次FB485觸發(fā)后，軸將減速，向之前設(shè)定位置的運(yùn)動(dòng)停止下來(lái)，并立即執(zhí)行新的運(yùn)動(dòng)指令，較終到達(dá)新的目標(biāo)位置。運(yùn)動(dòng)軌跡參考圖 35 線性運(yùn)動(dòng)軌跡。


圖33 兩次觸發(fā)FB485

 


圖34 線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖

 


圖35 線性運(yùn)動(dòng)軌跡

3.2.2 圓弧插補(bǔ)
FB486“MC_MoveCircularAbsolute”工藝功能使路徑對(duì)象沿著一條圓弧路徑移動(dòng)到一個(gè)**目標(biāo)位置。目標(biāo)位置在三維空間*。參考圖36 FB486，輸入?yún)?shù)AxesGroup 寫入路徑對(duì)象的工藝DB 塊號(hào)，AuxPoint、Endpoint 由UDT42 創(chuàng)建的DB塊來(lái)*；Velocity *路徑對(duì)象的運(yùn)行速度，Acceleration *運(yùn)行對(duì)象的加速度，Deceleration *運(yùn)行對(duì)象的減速度，Jerk*運(yùn)行對(duì)象的加加速。圓弧路徑可由輸入?yún)?shù)CircMode定義，CircMode為 0 時(shí)，用起點(diǎn)、中間點(diǎn)和終點(diǎn)定義圓弧路徑，參考圖37 CircMode為 0；CircMode為 1時(shí)，用起點(diǎn)、圓心點(diǎn)和終點(diǎn)定義圓弧路徑，參考圖38 CircMode為 1。通過(guò)PathChoice 來(lái)*沿長(zhǎng)弧運(yùn)行或者沿短弧運(yùn)行。



圖36 FB486

 


圖37 CircMode為 0

 


圖38 CircMode為 1

BufferMode 的值為0，則替代當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)，值為1則附加當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)，值為2 則覆蓋當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)，默認(rèn)值為0。在圖39 中，路徑對(duì)象先做線性**運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，觸發(fā)**圓弧插補(bǔ)，則當(dāng)前的線性運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)中止，軸減速停止然后執(zhí)行圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。時(shí)序圖參考圖40圓弧插補(bǔ)時(shí)序圖，運(yùn)行軌跡參考圖41**圓弧插補(bǔ)軌跡。


圖39 **圓弧插補(bǔ)

 


圖40 圓弧插補(bǔ)時(shí)序圖

 


圖41 **圓弧插補(bǔ)軌跡

例如，將中間點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)置為（100，80，60），終點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)置為（200，160，120），需要建立兩個(gè)DB塊，DB塊的數(shù)據(jù)類型選擇UDT42，將X, Y, Z坐標(biāo)填入對(duì)應(yīng)的DB塊中，參考圖42 坐標(biāo)點(diǎn)定義。在功能塊FB486 中去調(diào)用這兩個(gè)功能塊，參考圖43 調(diào)用坐標(biāo)點(diǎn)。


圖42 坐標(biāo)點(diǎn)定義

 



圖43 調(diào)用坐標(biāo)點(diǎn)

正確執(zhí)行該功能塊后，可用trace功能查看各軸的位置曲線，參考圖44，三個(gè)軸在同一時(shí)刻分別到達(dá)各自坐標(biāo)位置（200，160，120）。


圖44 圓弧插補(bǔ)trace 曲線

FB487 “MC_MoveCircularRelative”工藝功能使路徑對(duì)象沿著一條圓弧路徑移動(dòng)到一個(gè)相對(duì)于起點(diǎn)的目標(biāo)位置。目標(biāo)位置在三維空間*，參考圖45 FB487。Velocity *路徑對(duì)象的運(yùn)行速度，Acceleration*運(yùn)行對(duì)象的加速度，Deceleration*運(yùn)行對(duì)象的減速度，Jerk*運(yùn)行對(duì)象的加加速。CircMode *圓弧路徑模式，值為0時(shí)，可以通過(guò)定義起始點(diǎn)、相對(duì)中間點(diǎn)和相對(duì)終點(diǎn)來(lái)定義圓??；值為1時(shí)，通過(guò)定義起始點(diǎn)、相對(duì)圓心和相對(duì)終點(diǎn)來(lái)定義圓弧，通過(guò)PathChoice 來(lái)*沿長(zhǎng)弧運(yùn)行或者沿短弧運(yùn)行。



圖45 FB487

在圖46 中，路徑對(duì)象先做線性**運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，觸發(fā)相對(duì)圓弧插補(bǔ)，BufferMode 為1，則立即執(zhí)行相對(duì)圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，CircMode為1，則按照起始點(diǎn)、相對(duì)圓心、相對(duì)終點(diǎn)來(lái)定義圓弧，PathChoice為1，則運(yùn)動(dòng)沿長(zhǎng)弧段執(zhí)行。時(shí)序圖參考圖47相對(duì)圓弧插補(bǔ)時(shí)序圖，運(yùn)行軌跡參考圖48相對(duì)圓弧插補(bǔ)軌跡。


圖46 相對(duì)圓弧插補(bǔ)

 


圖47相對(duì)圓弧插補(bǔ)時(shí)序圖

 


圖48 相對(duì)圓弧插補(bǔ)軌跡

FB496 “MC_MoveCircles”工藝功能使路徑對(duì)象沿著一條圓弧路徑移動(dòng)。參考圖49 FB496。該功能允許執(zhí)行大于360°的路徑運(yùn)動(dòng)，輸入?yún)?shù)PathPlane設(shè)定在X/Y平面、Y/Z平面或Z/X平面中執(zhí)行圓弧運(yùn)動(dòng)。Velocity *路徑對(duì)象的運(yùn)行速度；Acceleration *運(yùn)行對(duì)象的加速度；Deceleration*運(yùn)行對(duì)象的減速度；Jerk *運(yùn)行對(duì)象的加加速；Arc *圓弧的行程角度；Direction *圓弧角度的旋轉(zhuǎn)方向。參考圖50 圓弧插補(bǔ)軌跡。


圖49 FB496

 


圖50 圓弧插補(bǔ)軌跡

3.2.3 多項(xiàng)式插補(bǔ)
FB490 “MC_MovePolynomAbosulte” 工藝功能使路徑對(duì)象沿著一條多項(xiàng)式路徑移動(dòng)到一個(gè)**目標(biāo)位置。目標(biāo)位置在三維空間*。參考圖51 FB490。Velocity *路徑對(duì)象的運(yùn)行速度；Acceleration *運(yùn)行對(duì)象的加速度；Deceleration *運(yùn)行對(duì)象的減速度；Jerk *運(yùn)行對(duì)象的加加速；PolynomialMode 定義了如何使用輸入?yún)?shù)PolynomData上的多項(xiàng)式數(shù)據(jù)；PolynomData 表示多項(xiàng)式插補(bǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)。運(yùn)動(dòng)軌跡參考圖52 多項(xiàng)式插補(bǔ)。


圖51 FB490

 


圖52多項(xiàng)式插補(bǔ)

PolynomialMode=0 時(shí)，空間曲線由多項(xiàng)式來(lái)確定，可以由較大為五次方的多項(xiàng)式定義空間曲線。
參考圖53 五次方多項(xiàng)式。


圖53 五次方多項(xiàng)式

其中：“q”在0~1之間變化，q=0時(shí)得到起點(diǎn)，q=1時(shí)得到終點(diǎn)。當(dāng)q=0時(shí)(起點(diǎn))，可得到關(guān)于系數(shù)a0的公式；當(dāng)q=1時(shí)(終點(diǎn))，可得到關(guān)于系數(shù)a1的公式。參考圖54 。


圖54 系數(shù)a1的公式

所以在PolynomData中，只需要定義系數(shù)a2 ~ a5的值；PolynomData數(shù)據(jù)由UDT41創(chuàng)建的DB塊提供。參考圖55 UDT41定義系數(shù)。


圖55 UDT41定義系數(shù)

PolynomialMode為1或者2時(shí)，多項(xiàng)式由起點(diǎn)和終點(diǎn)的切向量和法向量定義。所以在PolynomData中，只需要定義相應(yīng)坐標(biāo)上的切向量和曲率向量。PolynomData數(shù)據(jù)由UDT41創(chuàng)建的DB塊提供。為了得到一個(gè)合適的多項(xiàng)式曲線，通常需要使用CAD等數(shù)學(xué)軟件計(jì)算公式所需要的系數(shù)和向量。參考圖56 多項(xiàng)式由切向量和法向量定義。


圖56 多項(xiàng)式由切向量和法向量定義

FB491“MC_MovePolynomRelative”工藝功能使路徑對(duì)象沿著一條多項(xiàng)式路徑移動(dòng)到一個(gè)相對(duì)目標(biāo)位置。目標(biāo)位置在三維空間*。Velocity *路徑對(duì)象的運(yùn)行速度；Acceleration*運(yùn)行對(duì)象的加速度；Deceleration*運(yùn)行對(duì)象的減速度；Jerk*運(yùn)行對(duì)象的加加速； PolynomialMode定義了如何使用輸入?yún)?shù)PolynomData上的多項(xiàng)式數(shù)據(jù)；PolynomData 定義多項(xiàng)式插補(bǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)。具體使用參考FB490。功能塊參考圖57 FB491。



圖57 FB491

單個(gè)路徑命令的路徑運(yùn)動(dòng)可組合起來(lái)形成一條沒(méi)有中間停止點(diǎn)的完整路徑。用單個(gè)功能塊指令實(shí)現(xiàn)路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)，要正確輸入每條指令的參數(shù)，特別是前后指令之間的BufferMode和TransitionMode。 參考圖58單個(gè)功能塊指令組合實(shí)現(xiàn)路徑差補(bǔ)。


圖58單個(gè)功能塊指令組合實(shí)現(xiàn)路徑差補(bǔ)

3.3 安全區(qū)域檢測(cè)
不同的檢測(cè)區(qū)域可以被用戶自定義，并且這些區(qū)域可以在啟動(dòng)運(yùn)行和運(yùn)行過(guò)程中被檢測(cè)?？梢詸z測(cè)產(chǎn)品區(qū)域是否與禁止區(qū)域發(fā)生碰撞，如果碰撞將要發(fā)生，則運(yùn)動(dòng)會(huì)被停止在區(qū)域邊緣。同樣也可以用來(lái)檢測(cè)工件是否到達(dá)*的報(bào)告區(qū)域內(nèi)。參考圖59 安全區(qū)域檢測(cè)，控制對(duì)象被限定在藍(lán)色或者綠色的區(qū)域內(nèi)。


圖59 安全區(qū)域檢測(cè)

FB492 “MC_ZoneCheck”工藝功能允許用戶在定義的區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。區(qū)域由起點(diǎn)及在X/Y/Z方向上的大小定義，起點(diǎn)定義區(qū)域相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)的位置，在X/Y/Z方向上的大小定義區(qū)域的寬度、深度和高度。參考圖60 FB492。


圖60 FB492

使用FB492 可以定義多個(gè)區(qū)域來(lái)檢測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。ZoneData的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)S7-Tech庫(kù)中的UDT44創(chuàng)建；同時(shí)必須調(diào)用UDT43。區(qū)域的坐標(biāo)在基本坐標(biāo)系中定義，每個(gè)區(qū)域被定義為立方體。各區(qū)域可通過(guò)變量Active使能或禁止。其中產(chǎn)品區(qū)域較多可以定義5個(gè)，工作區(qū)域可定義1個(gè)，運(yùn)動(dòng)極限區(qū)域可定義1個(gè)，禁止區(qū)域較多可定義5個(gè)，報(bào)告區(qū)域較多可以定義5個(gè)。各種區(qū)域的圖示可參考圖61區(qū)域定義。通過(guò)UDT44并調(diào)用UDT43來(lái)創(chuàng)建區(qū)域數(shù)據(jù)，參考圖62 Zonedata。



圖61 區(qū)域定義

 


圖62 Zonedata

3.4 路徑插補(bǔ)附加功能塊
FB482 "MC_GroupInterrupt" 中斷當(dāng)前路徑對(duì)象的運(yùn)動(dòng)命令，使當(dāng)前的路徑運(yùn)動(dòng)暫停下來(lái)；FB 483 "MC_GroupContinue" 可以繼續(xù)執(zhí)行由FB482中斷的路徑命令。如圖63 所示，F(xiàn)B482將之前的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中斷，而觸發(fā)FB483 則可以繼續(xù)執(zhí)行之前的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。FB 481 "MC_GroupStop" 中止當(dāng)前激活的路徑運(yùn)動(dòng)，并使涉及到的所有軸停止下來(lái)。


圖63 路徑插補(bǔ)附加功能塊


4 KSC 運(yùn)動(dòng)仿真中心
路徑插補(bǔ)功能目前可以用仿真的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。Kinematics Simulation Center (KSC，運(yùn)動(dòng)仿真中心)是一套軟件解決方案，可用于在Windows PC機(jī)上仿真T-CPU中選擇的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。用戶能在KSC中快速方便地選擇所使用的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。運(yùn)行KSC軟件的計(jì)算機(jī)與T-CPU站用以太網(wǎng)連接，T-CPU必須配備以太網(wǎng)通信模塊CP343-1。Windows PC上必須有OpenGL 3D圖形庫(kù)的顯卡。連接方式參考圖64 KSC連接方式。


圖64 KSC連接方式

KSC僅單向接收來(lái)自T- CPU的數(shù)據(jù)。KSC驅(qū)動(dòng)FB從T-CPU路徑對(duì)象中獲取數(shù)據(jù)，然后通過(guò)CP343-1 傳遞給電腦里的KSC仿真軟件。參考圖65 數(shù)據(jù)傳遞。需要在T-CPU中調(diào)用KSC 驅(qū)動(dòng)功能塊FB300，下載鏈接請(qǐng)參考58260820；仿真軟件的下載鏈接請(qǐng)參考 51339107。驅(qū)動(dòng)功能塊以項(xiàng)目的形式提供下載，該項(xiàng)目下載完成后，使用Step7軟件打開，項(xiàng)目名為KSC-S7-Driver。參考圖66 FB300 項(xiàng)目。


圖65 數(shù)據(jù)傳遞

 


圖66 FB300 項(xiàng)目

打開該項(xiàng)目后，會(huì)看到很多功能塊，參考圖67 驅(qū)動(dòng)功能塊，然后將全部功能塊拷貝到自己的項(xiàng)目中。



圖67 驅(qū)動(dòng)功能塊

打開”Netpro”，建立一個(gè)TCP的連接，并記錄下參數(shù)ID和LADDR，參考圖68 建立連接。


圖68 建立連接

在遠(yuǎn)端IP 中填入電腦的IP 地址，兩端的端口號(hào)定義為4711，參考圖 69 設(shè)置IP 地址與端口號(hào)。


圖 69 設(shè)置IP 地址與端口號(hào)

在OB65中調(diào)用FB300，參考圖70 調(diào)用FB300。在”pathaxis”管腳填寫軸的位置，較多可填四個(gè)軸；CfgConID 填寫之前組態(tài)的ID 號(hào)W#16#1，CfgConLAddr 填寫之前LADDR W#16#420。


圖70調(diào)用FB300

雙擊KSC仿真軟件，可得到圖71的仿真畫面。在軟件的操作畫面中點(diǎn)擊Start Listening，參考圖72 軟件操作畫面，啟動(dòng)軟件檢測(cè)，則仿真畫面會(huì)按照程序中的設(shè)定進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作顯示。


圖71 仿真畫面

 


圖72 軟件操作畫面


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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• * 2 層功能 LLDP

  LLDP識(shí)別網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銲EEE 802.AB 標(biāo)準(zhǔn)中定義了 LLDP（Link Layer Discovery Protocol，鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議）。LLDP 是一種用來(lái)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆椒?。網(wǎng)絡(luò)組件使用 LLDP 與其相鄰設(shè)備交換信息。支持 LLDP 的網(wǎng)絡(luò)組件具有 LLDP 代理。LLDP 代理會(huì)定期發(fā)送與其自身有關(guān)的信息，并接收所連接設(shè)備的信息。接收到的信息存儲(chǔ)在 MIB 中。應(yīng)用PROFINET

• 用戶特定 (S615)

  用戶特定 (S615)可在此頁(yè)面中定義用戶特定的規(guī)則集。例如，可以用規(guī)則集匯總遠(yuǎn)程訪問(wèn)所需的*墻規(guī)則。可以將一個(gè)規(guī)則集分配給一個(gè)或多個(gè)用戶。如果此用戶登錄成功，則會(huì)啟用針對(duì)此用戶的*墻規(guī)則集。登錄后即啟動(dòng)定時(shí)器。時(shí)間到期后，用戶將自動(dòng)從設(shè)備注銷。描述“規(guī)則集”區(qū)域Name定義規(guī)則集的一名稱。如果單擊“創(chuàng)建”(Create) 按鈕，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)具有一編號(hào)的新行。該表包含以下列：“編號(hào)”(No.

• 系統(tǒng) IP 地址

  系統(tǒng) IP 地址有關(guān) R/H 系統(tǒng)中功能功能的限值信息，參見“冗余系統(tǒng) S7-1500R/H 的工作原理”。下文中介紹了如何與 R/H 系統(tǒng)保持通信（例如，控制這一過(guò)程的 CPU 故障時(shí)）。冗余系統(tǒng) S7-1500R/H 的系統(tǒng) IP 地址除了 PROFINET 接口的“常規(guī)”IP 地址之外，冗余系統(tǒng) S7-1500R/H 還支持系統(tǒng) IP 地址。通過(guò)系統(tǒng) IP 地址，可與其它設(shè)備（如 HMI 設(shè)

• ICMP 服務(wù)

  ICMP 服務(wù)如何訪問(wèn)該功能在全局安全功能中，選擇條目“*墻 > 服務(wù) > 為 IP 規(guī)則定義服務(wù)”(Firewall > Services > Define services for IP rules)。選擇“ICMP”選項(xiàng)卡。原理使用 ICMP 服務(wù)定義，可以為特定服務(wù)定義簡(jiǎn)明而清晰的*墻規(guī)則。用戶只需要選擇一個(gè)名稱并為其分配服務(wù)參數(shù)。也可以選擇預(yù)定義的 ICMPv