01、功能介紹

　　當(dāng)設(shè)備機(jī)構(gòu)需要高精度、高速加工復(fù)雜曲面工件時(shí)，通常將該加工軌跡分散成一系列位置點(diǎn)并傳遞給控制器。傳統(tǒng)的軌跡規(guī)劃方法需要在每個(gè)分散點(diǎn)上頻繁啟停以完成任務(wù)。這種方法不僅降低了精度，而且會(huì)對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和電機(jī)造成一定的損壞。為了提高加工精度，減少對(duì)設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)的損傷，雷賽智能運(yùn)用23年運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)寸積銖累的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出了支持路徑平滑和軌跡規(guī)劃的小線段前瞻功能，該功能支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、IO 控制等。

　　功能特點(diǎn)

　　1)實(shí)現(xiàn)了線段與曲線混合的連續(xù)路徑，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

　　2)支持8軸圓弧(3軸空間、5軸跟隨)、直線插補(bǔ)，每段軌跡輪廓誤差、軌跡段銜接速度可單獨(dú)設(shè)置。

　　3)插補(bǔ)過程中支持等間距控制IO操作(時(shí)間或距離方式)。

　　4)每個(gè)坐標(biāo)系的插補(bǔ)緩沖區(qū)最多可緩存5000段指令(IO/位置/延時(shí))，可在插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)中寫入新位置和速度指令(FIFO方式)。

　　5)支持前瞻和非前瞻混合插補(bǔ)。

　　02、使用場(chǎng)景

　　小線段前瞻技術(shù)在數(shù)控加工、涂膠和激光雕刻等復(fù)雜軌跡的加工場(chǎng)景中應(yīng)用較為廣泛，其高效性和平穩(wěn)性，直接影響了能不能加工及加工質(zhì)量高低等問題。隨著社會(huì)的發(fā)展，更高精度和更多復(fù)雜形狀工件的加工需求將會(huì)越來越多，因此，雷賽智能推出小線段速度前瞻插補(bǔ)算法庫，滿足雷賽LC、MC、SC系列運(yùn)動(dòng)控制PLC在這種高精高速加工場(chǎng)景的應(yīng)用需求。

　　03、使用示例

　　某涂膠設(shè)備工藝需3軸連續(xù)直線插補(bǔ)，支持每段插補(bǔ)位置可設(shè)起跳速度、結(jié)束速度，根據(jù)每段插補(bǔ)位置控制電平信號(hào)輸出(控制開關(guān)膠)，要求1.6s內(nèi)完成一個(gè)圖形的涂膠，中間膠段均勻(無波浪形)，拐角處不堆膠，精度在±0.75mm以內(nèi)。

　　指令介紹

　　庫名稱：MCLA_CONTI_INPOL_ver46.compiled-library

　　插補(bǔ)指令表如下表所示：

　　實(shí)現(xiàn)邏輯

　　可以先不關(guān)閉緩沖區(qū)，壓入list就可以直接啟動(dòng)，動(dòng)態(tài)壓入。

　　一般建議通過以下順序來調(diào)節(jié)command_set_config_paras功能塊參數(shù)(前瞻插補(bǔ)允許拐角軌跡誤差TrojecityError、前瞻允許最大拐彎加速度MaxAcc)、command_set_speed_paras功能塊參數(shù)(加速時(shí)間Acc_Time和減速時(shí)間Dec_Time)，從而達(dá)到提高加工效率的目的：

　　1、按照加工工藝和精度要求，設(shè)置合理的前瞻插補(bǔ)允許拐角軌跡誤差TrojecityError，根據(jù)工藝需求設(shè)定好拐角軌跡誤差值后，再執(zhí)行后續(xù)調(diào)節(jié)步驟。

　　2、接著進(jìn)行前瞻允許最大拐彎加速度MaxAcc設(shè)置，一般遵循從小到大調(diào)節(jié)的原則(如從1000開始，每次按2倍或10倍遞增)，然后按照事先設(shè)定好的加減速時(shí)間(Acc_Time和Dec_Time)在設(shè)備上調(diào)試程序。此時(shí)注意觀察不同最大拐彎加速度設(shè)置時(shí)，設(shè)備運(yùn)行的震動(dòng)情況(特別是在尖銳角拐彎處)。當(dāng)大拐彎加速度MaxAcc增大到某值時(shí)設(shè)備震動(dòng)較明顯，表示設(shè)備能承受的加速度值已達(dá)到極限值，可適當(dāng)把加速度回調(diào)一檔，并最終確定改值。另外，若拐彎加速度MaxAcc設(shè)置很小時(shí)，設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，建議檢查設(shè)置的加減速時(shí)間(Acc_Time和Dec_Time)是不是過小，過小的加減速時(shí)間容易導(dǎo)致急加速和急減速過程，也可能引發(fā)設(shè)備震動(dòng)情況。此時(shí)，可先把加減速時(shí)間適當(dāng)調(diào)大(如設(shè)置為 100～200ms之間)，然后再重新調(diào)節(jié)最大拐彎加速度MaxAcc。

　　3、確認(rèn)輪廓誤差和前瞻加速度以后，可著手插補(bǔ)加速時(shí)間和減速時(shí)間的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高效率的目的。

　　使用步驟

　　1、新建全局變量表，定義一個(gè)輸入輸出變量(如圖1)，用于綁定PLC本體輸入輸出端口(如圖2)，以及在PLC的內(nèi)存中開辟一個(gè)小線段前瞻功能數(shù)據(jù)緩沖區(qū);

　　圖1：定義輸入輸出變量

　　圖2：綁定PLC本體IO

       2、建立POU，實(shí)例化FB，并關(guān)聯(lián)引腳變量，方便在主控程序中傳參，本次主要使用的功能，如下圖所示;

　　·調(diào)用command_MCLA_Init_Module功能塊，在PLC中開設(shè)前瞻插補(bǔ)空間資源。同樣，當(dāng)程序結(jié)束對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡的操作時(shí)，必須調(diào)用command_Conti_Close功能塊釋放運(yùn)動(dòng)控制卡所占用的 PLC系統(tǒng)資源，使得所占資源可被其它設(shè)備使用。

　　·調(diào)用Command_Conti_Open_List功能塊，打開并初始化插補(bǔ)緩沖區(qū)。當(dāng)bDone=TRUE表示open list成功，該指令需要兩個(gè)任務(wù)周期完成。

　　·調(diào)用Conti_Set_Cmp_Config功能塊，設(shè)置連續(xù)插補(bǔ)中IO輸出模式，包括比較源、輸出電平邏輯、電平信號(hào)反轉(zhuǎn)時(shí)間等參數(shù)。

　　·調(diào)用Conti_Set_Cmp_Enable功能塊，使能連續(xù)插補(bǔ)中IO輸出功能。

　　·調(diào)用command_set_config_paras功能塊，設(shè)置連續(xù)插補(bǔ)前瞻參數(shù)。小線段前瞻支持圓弧過渡和非圓弧過渡兩種方式，設(shè)置軌跡誤差范圍為零時(shí)沒有圓弧過渡，不為零時(shí)默認(rèn)有圓弧過渡，且普通連續(xù)插補(bǔ)沒有圓弧過渡功能。前瞻允許最大拐彎加速度MaxAcc控制拐角過渡時(shí)的速度大小，一般加速度越大，拐角速度越大，加工效率越高。該加速度一般指機(jī)械系統(tǒng)允許的加速度，若設(shè)置過大，容易引起機(jī)械震動(dòng)。

　　·調(diào)用Command_Conti_Get_List_RemainSpace功能塊，查詢連續(xù)插補(bǔ)緩沖區(qū)剩余插補(bǔ)空間，以滿足壓入所需插補(bǔ)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

　　·調(diào)用command_set_speed_paras功能塊，設(shè)置加速時(shí)間、減速時(shí)間、起始速度、目標(biāo)插補(bǔ)速度、停止速度。

　　·調(diào)用command_Conti_Add_Io_Action功能塊，配置每段連續(xù)插補(bǔ)位置的IO輸出狀態(tài)。

　　·調(diào)用command_Conti_Add_Line功能塊，按數(shù)組方式壓入每段插補(bǔ)位置點(diǎn)。

　　·調(diào)用command_Conti_Start功能塊，開始連續(xù)插補(bǔ)。

　　·調(diào)用command_Conti_Close功能塊，關(guān)閉連續(xù)插補(bǔ)緩沖區(qū)。

　　·調(diào)用get_list_state功能塊，讀取指定坐標(biāo)系的插補(bǔ)器狀態(tài)。0-運(yùn)行，1-暫停，2-正常停止，3-未啟動(dòng),4-空閑。調(diào)用open list插補(bǔ)器狀態(tài)為3;調(diào)用 conti start后插補(bǔ)器狀態(tài)為 0;運(yùn)動(dòng)完成且沒有調(diào)conti colse插補(bǔ)器狀態(tài)為 2;其他狀態(tài)為4。

　　·調(diào)用Command_Conti_Pause功能塊，用于插補(bǔ)暫停指令。

　　3、編輯控制部分運(yùn)行，建議用case多分支選擇語句進(jìn)行控制。

　　Step1：初始化

　　Step2：開緩沖區(qū)

　　Step 3：前瞻插補(bǔ)參數(shù)配置

　　Step 4：設(shè)置速度

　　Step 5：設(shè)置每段插補(bǔ)中各軸位置，起跳速度、加減速、起始速度、結(jié)束速度

　　4、連續(xù)插補(bǔ)中相對(duì)與軌跡段起始點(diǎn)IO輸出(段內(nèi)執(zhí)行)。

　　5、啟動(dòng)前瞻插補(bǔ)器，插補(bǔ)器坐標(biāo)系號(hào)和

　　6、關(guān)閉連續(xù)插補(bǔ)緩沖區(qū)

　　04、軌跡效果

　　例：X、Y軸執(zhí)行4段位置，使用前瞻和非前瞻插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)一個(gè)邊為5cm正方形的涂膠工藝。

　　1、未開啟前瞻測(cè)試

　　使用第一組參數(shù)如下：加減速的加速度為162mm/s ，拐角速度為0mm/s。速度為16.2mm/s，未開啟速度前瞻時(shí)的速度曲線如下圖3所示。

圖3

　　2、開啟前瞻測(cè)試

　　使用第二組參數(shù)如下：加減速的加速度為100mm/s ，拐角速度為0mm/s。速度為16.2mm/s,開啟速度前瞻時(shí)的速度曲線如下圖4所示。

圖4

　　通過比較兩種模式下的曲線圖，可以發(fā)現(xiàn)未開啟速度前瞻時(shí)，每個(gè)線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)速度都減速到0，插補(bǔ)時(shí)間約為3.5s。開啟速度前瞻后，控制器會(huì)對(duì)指令間軌跡變化的夾角進(jìn)行提前識(shí)別，比較其與允許的拐角軌跡誤差的大小關(guān)系，在拐角較大時(shí)減速為0，較小的拐角適當(dāng)減速，速度不降為0，保證在位置指令連接處平穩(wěn)過渡，插補(bǔ)時(shí)間約為1.5s?？梢娝俣惹罢疤岣吡诉\(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，提高了加工效率。

　　注意事項(xiàng)

　　1、command_set_config_paras功能塊的Plan_Mode速度規(guī)劃類型參數(shù)，在前瞻模式時(shí)僅支持對(duì)稱梯形，非前瞻模式時(shí)支持梯形和S型。

　　2、前瞻模式下目標(biāo)速度有效，設(shè)定的起始速度和結(jié)束速度無效，銜接點(diǎn)速度前瞻參數(shù)計(jì)算。非前瞻模式時(shí)以用戶設(shè)定速度參數(shù)運(yùn)行。

　　3、各項(xiàng)參數(shù)壓入緩沖區(qū)后，應(yīng)主動(dòng)關(guān)閉緩沖區(qū)，插補(bǔ)器狀態(tài)才能切換到空閑。4、執(zhí)行大量短線段軌跡的場(chǎng)合，最好壓入一定數(shù)量的位置指令再啟動(dòng)插補(bǔ)，比如100-200段。

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