一  PMC6496的特點

PMC6496運動控制器是雷賽公司在獨立式運動控制器的基礎上，精心研發的一款具有PLC特點的高性能產品。由于其全面支持IEC61131-3標準梯形圖編程語言，在邏輯控制上完全可以與中、小型PLC媲美。同時，其強大的運動控制功能更是傳統中、小型PLC無法匹敵的。

1 .PMC6496的硬件性能

圖1為PMC6496運動控制器的硬件結構圖。



圖1  PMC6496運動控制器硬件結構

PMC6496基于嵌入式處理器和FPGA的硬件結構，插補算法、脈沖信號的產生及加速和減速控制、I/O信號的檢測處理，均由硬件和固件實現，確保了運動控制高速、高精度及系統穩定。該系列控制器可控制4個步進或伺服電機，具有最高5MHz脈沖頻率、四軸直線插補、兩軸圓弧插補、連續曲線插補、S形曲線速度控制等高級功能。通過簡單的編程即可開發出穩定可靠的高性能連續軌跡運動控制系統。

除了4個電機控制端口外，還提供了豐富的I/O接口和通訊接口：光電隔離I/O接口、擴展I/O接口、D/A輸出、PWM輸出、編碼器接口、手搖脈沖發生器接口。1個網絡接口、2個串行口，可通過網口或串口與PC機通信；同時還可以通過串口連接其它設備，如：手持編程器、觸摸屏、PLC等?？赏ㄟ^U盤接口用U盤方便地存儲文件和參數。Flash用于存儲用戶程序、鐵電存儲器用于參數的掉電保存。PMC6496的主要技術指標詳見表1。

表1  PMC6496控制器硬件性能



2. PMC6496的功能特性

PMC6496運動控制器運動控制性能優異的，工作穩定可靠，梯形圖編輯環境友好。其主要特點如下：

簡單易學：由于梯形圖是自動化行業工程師最熟悉的編程語言，因此PMC6496的推出，大大降低了運動控制器的應用門檻，使用戶更容易上手，快速開發自己的設備。

強大的運動控制功能：PMC6496可控制4軸步進電機或伺服電機進行4軸直線插補，任意2軸圓弧插補，多軸連續插補?？蛇M行橢圓，螺旋等軌跡控制。并且，PMC6496配置了2048段指令緩沖，有效地保證了高速軌跡運動的連續性和平滑度。

友好的梯形圖編輯環境：全面支持IEC61131-3標準梯形圖編程語言，支持子程序，梯形圖比較，看門狗，單步調試等功能，梯形圖開發更加方便快捷。

HMI設備支持：PMC6496可與基于標準Modbus協議的人機界面進行通訊，包括：觸摸屏、文本顯示器、手持編程器等。用戶只需在人機界面設計時，按相應的寄存器地址映射公式正確設置各種軟元件的Modbus地址即可，而幾乎不需要編寫任何程序代碼。

網絡通訊：PMC6496是一款基于10/100M以太網的PLC，可以使得梯形圖調試、下載等在線操作更加流暢。

二  機械手上下料的運動軌跡

某客戶的生產線上需要使用機械手上下料，結構如圖2所示。X軸執行水平左右運動，Y軸執行豎直上下運動，手爪由氣缸控制執行抓取動作。它們的任務是將右側工裝上的工件依次抓取至左側傳送帶上。X軸原點距離傳送帶上工件放置點為W，工裝上第一個工件距離傳送帶上工件放置點為S，工裝上每個工件之間的距離均為L。



圖2  機械手上下料系統組成

通常，大多數用戶會將X、Y的運動軌跡確定為矩形，即Y軸上下運動完成后X軸再水平運動，然后Y軸再次上下運動，如此反復進行。但這樣的方式會導致比較強烈的抖動，并且造成一定的時間浪費。

因此，可采用圖4所示的運動軌跡，在2個拐彎處，X、Y軸進行一段半徑為R的圓弧插補運動，這樣可大大減弱抖動，且能節省時間。A點為起始點，抓取并放置第1個工件的路徑為A→B→C→D→E→F→G→H→I→J→K，抓取并放置第2個工件的路徑與第一個相同，只不過A→B和F→G的距離增加了長度L，第3個、第4個、第5個亦然。

PMC6496支持連續插補運動，在連續插補模式下，速度是連續的，各插補段之間沒有加減速過程，從而使得運動更加平滑。運行CONTI_ENTER功能塊后進入連續插補模式，加入要求的插補運動軌跡，使用LINE_START功能塊啟動連續插補運動，PMC6496以連續插補模式運行完所有運動軌跡。



圖3  連續插補運動



圖4  機械手上下料運動軌跡

三  機械手上下料控制系統流程

繪制流程圖，如圖5所示。每次啟動時，將抓取次數重置為0，抓取5次后結束。“夾緊”和“松開”為氣缸動作。



 

圖5  機械手上下料流程圖

 

四  機械手上下料控制系統的程序

 

機械手上下料控制系統程序如圖6所示。

 



 

圖6 機械手上下料程序(程序1-4節)



圖6（續2）  程序5-22節



 圖6（續3）  程序23-37節      圖6（續4）  程序38-49節

 
圖6（續4）  程序50-65節

程序中所使用的幾個關鍵運動指令功能塊為PMC6496運動庫的一部分，解釋如下：
圖7  圓弧插補功能塊

 

2.                             MOVECIRC

描述：指定的兩軸以當前位置為圓弧起點，按已指定的終點位置、圓心位置、插補方向，執行圓弧插補運動。其功能塊如圖7所示。

參數：

EN：BOOL類型，使能端（Enable），指令塊的驅動輸入端。

AXIS0：指定參與圓弧插補的第一軸。

AXIS1：指定參與圓弧插補的第二軸。

END0：指定第一軸的圓弧終點坐標。

END1：指定第二軸的圓弧終點坐標。

CENTER0：指定第一軸的圓弧圓心坐標。

CENTER1：指定第二軸的圓弧圓心坐標。

DIR：USINT（BYTE）類型，指定圓弧插補的方向。

IFABS：指定運動模式，0-相對運動，1-絕對運動。

2.  PMOVE

描述：指定軸按已設定的脈沖長度及方向、起始速度、最大運行速度、加速度、減速度以及運動模式執行點位運動。其功能塊如圖8所示。

圖8  點位運動功能塊

參數：

EN：使能端（Enable），指令塊的驅動輸入端。

Axis：指定軸號，范圍為0~3軸。

POS：指定點位運動的目標位置，即脈沖數，正、負號分別表示正方向和負方向。比如，-10000表示負方向運動10000個脈沖的長度。

VEL0：指定起始速度（即初速度），單位：脈沖/秒。

VEL1：指定運行速度（即最大速度），單位：脈沖/秒。

ACC：指定加速度，單位：脈沖/秒²。

DEC：指定減速度，單位：脈沖/秒²。

IFABS：指定運動模式，0-相對運動，1-絕對運動。

3.HOMEMOVE

描述：指定軸按已設定的模式、方向、速度執行回原點動作。回原點完成后，當前坐標被清0，即視為原點（或稱零點）。其功能塊如圖9所示。

圖9  回原點運動功能塊

參數：

EN：使能端（Enable），指令塊的驅動輸入端。

Axis：指定軸號，范圍為0~3軸。

DIR：指定回原點方向，1-正向，0-負向。

MODE：指定回原點模式。

EZ：只對模式4起作用，即反找原點時，EZ信號的個數。

VEL：指定回原點速度，單位：脈沖/秒。

4.LINE2

圖10  軸直線插補功能塊
 

描述：指定的兩軸按已指定的終點位置，及運動模式執行直線插補運動。其功能塊如圖10所示。

參數：

EN：使能端（Enable），指令塊的驅動輸入端。

Axis0：指定參與插補的第一軸，指定范圍為0~3軸。

Axis1：指定參與插補的第二軸，指定范圍為0~3軸。

END0：指定第一軸的目標位置，單位：脈沖數。

END1：指定第二軸的目標位置，單位：脈沖數

VEL1：指定運行速度（即最大速度），單位：脈沖/秒。

IFABS：指定運動模式，0-相對運動，1-絕對運動。

五  總結

綜上所述，PMC6496運動控制器具有運動控制功能多、處理I/O信號能力強、性價比高等優點；而且采用梯形圖編程十分簡單、方便，很容易上手；使用PMC6496可以輕而易舉地完成各種自動化設備的復雜運動控制。

作者簡介

趙向前  男，工程師 2009年哈爾濱工業大學機電學院畢業，從事自動化技術研發工作。

左  力  男，博士，高級工程師，1998年華中理工大學機械學院畢業，從事自動化技術研發工作。