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TwinCAT运动控制的位置反馈

Lizzy的倍福园地 2021-07-13
3218

保持对技术的好奇心,拓宽知识的边界,提高认识的分辨率 


Version 1.0.0

 

基于一套位置反馈系统中来描述一个位置和运动,必须确定3个要素:原点、方向和比例,其中方向和比例容易理解和设置,而确定原点的位置,却是一个重要、必要而参数极多的过程,有多种实现方式。本文旨根据10余种驱动硬件和反馈类型,具体描述TwinCAT NC编码器参数的可用组合。

设置位置反馈系统,在TwinCATNCAxis下的Axis_Enc界面中进行。如图所示:

首先要确定运动的正方向。默认设置时,从电机的轴伸端观察,逆时针旋转为正向,顺时针方向为反向。经过传动以后,或者电机的安装方向不同,电机轴伸逆时针旋转(即正转)时有可能最终机构是在后退。这时就需要将编码器的计数方向取反,即上图中的第2行中“Invert Encoder Counting Direction”设置为True。注意,Axis_Drive参数中的Invert Drive Direction须设置为与此处相同,否则可能飞车。

 

其次是要设置位置反馈系统的脉冲当量(Scaling Factor)。不论物理轴是什么类型,位置反馈信号来自总线还是来自编码器模块,脉冲当量的计算没有歧义:位置反馈变量的值每增加1,最终机构移动的距离(mm)

 

第三就是设置反馈系统的27项,来确定原点位置或者找原点的方式以及找原点过程中的各种选项。不同的物理轴,不同的反馈类型,这些参数项有不同的组合。通常情况下,映射好物理轴之后,使用默认参数即可。但是如果参数设置不恰当,有可能当时运行正常,只在某种工况下才表现异常,去查故障分析原因时可能就会忽略这些参数,而走上弯路。所以最好的做法,就是一开始就清楚理解参数的含义并且正确设置。

 

下面分别描述各种驱动硬件和反馈类型的参数设置。用户使用时,只要找到自己项目中使用的类型即可,不需要通读。

 

1.       Simulation(虚轴):



         

默认值

         

默认值

         

默认值

         

默认值

         

默认值

         

默认值

         

MC指令:MC_Homing

ModeMC_Direct或者MC_ForceCaliberation

或指令MC_SetPositon

 

2.       总线伺服+单圈绝对编码器:


行程超出1圈数

行程不超出1

         

每圈距离 电机转动一圈的反馈值的增量

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

同左

         

0

校准过程:

设置Bias0,激活重启

机构移至目标原点

显示位置为 x

设置Bias x*(-1.0)

保存配置,重新激活

         

Mask32位都为1

Sub Mask:单圈n

则低n位为1

同左

         

Incremental

Absolute

         

根据原点开关安装位置

靠负限位:True/False

靠正限位:False/True

         

Software Sync

含义:找到原点开关后,离开原点开关的第一个编码器反馈为0的点为原点

        C

MC指令:MC_Homing

或“伺服寻参模式”

后者56项不用设置

设置参数2: Bias

 

* 以上第3项,掩码设置的前提是伺服侧使用原始位置反馈作为Process Data中当前位置的输出,而未作自定义的设置。假如有的伺服在内部设置电机转动一圈,输出360,000个位置增量。此时

  Sub Mask就要设置为360,000,即16#0005 7E40 MASK仍然是16#FFFF FFFF

如果Sub Mask设置错了,大于一圈的最大脉冲数,比如2倍,那就可能电机转两圈才找到一个Software Sync信号。

** 所有反馈类型的Reference Mode都可以选择PLC CAM,表示找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿

 

3.       总线伺服+多圈绝对编码器:


行程超出圈数

行程不超出圈数

         

每圈距离 电机转动一圈的反馈值的增量

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

同左

         

校准过程:

设置Bias0,激活重启

机构移至目标原点

显示位置为 x

设置Bias x*(-1.0)

保存配置,重新激活

同左

         

Mask32位都为1

Sub Mask:单圈n

则低n位为1

同左

         

Incremental

Absolute

         

         

         

设置参数2: Bias

并记忆溢出次数

设置参数2: Bias

 

4.       总线伺服+增量编码器:


Z相或者C

不带Z相或者C

         

每圈距离 电机转动一圈的反馈值的增量

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

同左

         

0

同左

         

Mask32位都为1

Sub Mask:编码器n线

则低n位为1

同左

         

Incremental

同左

         

根据原点开关安装位置

靠负限位:True/False

靠正限位:False/True

同左

         

Hardware Sync

含义:找到原点开关后,离开原点开关的第一个Z信号为原点

 

*前提是伺服侧配置的过程变量中,包括了锁存位置。

伺服上带Latch点:

Hardware Latch(Pos/Neg)

含义:找到原点开关后,离开原点开关的第一个Latch信号的上升沿(Pos)或者下降沿(Neg

伺服上不带Latch点:

PLC CAM

含义:找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿

        C

MC指令:MC_Homing

或“伺服寻参模式”

后者56项不用设置


 

* 以上第3项,掩码设置的前提是伺服侧使用原始位置反馈作为Process Data中当前位置的输出,而未作自定义的设置。假如有的伺服在内部设置电机转动一圈,输出360,000个位置增量。此时

  Sub Mask就要设置为360,000,即16#0005 7E40 MASK仍然是16#FFFF FFFF

如果Sub Mask设置错了,大于一圈的最大脉冲数,比如2倍,那就可能电机转两圈才找到一个Software Sync信号。

** 所有反馈类型的Reference Mode都可以选择PLC CAM,表示找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿

 

5.       总线伺服+旋转变压器(Resolver)


行程超出1圈数

行程不超出1

         

每圈距离 电机转动一圈的反馈值的增量

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

同左

         

0

校准过程:

设置Bias0,激活重启

机构移至目标原点

显示位置为 x

设置Bias x*(-1.0)

保存配置,重新激活

         

Mask32位都为1

Sub Mask:伺服旋变接口的分辨率,以AX5000为例,一圈总是220 ,所以Sub Mask值为低20位为1,即0xF  FFFF

同左

         

Incremental

Absolute

         

根据原点开关安装位置

靠负限位:True/False

靠正限位:False/True

         

Software Sync

含义:找到原点开关后,离开原点开关的第一个位置反馈为0的点为原点

        C

MC指令:MC_Homing

或“伺服寻参模式”

后者56项不用设置

设置参数2: Bias

 

* 以上第3项,掩码设置的前提是伺服侧使用原始位置反馈作为Process Data中当前位置的输出,而未作自定义的设置。假如有的伺服在内部设置电机转动一圈,输出360,000个位置增量。此时

  Sub Mask就要设置为360,000,即16#0005 7E40 MASK仍然是16#FFFF FFFF

如果Sub Mask设置错了,大于一圈的最大脉冲数,比如2倍,那就可能电机转两圈才找到一个Software Sync信号。

** 所有反馈类型的Reference Mode都可以选择PLC CAM,表示找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿


 

6.       EL252x脉冲模块+伺服(步进)

 


行程超出1圈数

         

每圈距离 要电机转动一圈的伺驱动器需要的脉冲数

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

         

默认值:0

         

默认值:0x FFFF

         

默认值:Incremental

         

根据原点开关安装位置

靠负限位:True/False

靠正限位:False/True

         

PLC CAM

含义:找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿

         

MC指令:MC_Homing

后者56项不用设置



 

 


 

7.       EL70x1 步进模块


带反馈

不带反馈

         

每圈距离 电机转动一圈的反馈值的增量

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

EL70x1-0000

每圈距离 12800

 

EL70x1-1000

每圈距离/(200*细分)

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

         

0

0

         

默认值:0xFFFF

同左

         

Incremental

同左

         

根据原点开关安装位置

靠负限位:True/False

靠正限位:False/True

同左

         

PLC CAM

含义:找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿

同左

         

MC指令:MC_Homing

或“伺服寻参模式”

后者56项不用设置

同左




 

8.       EL72x1 伺服模块+多圈绝对编码器,

参考:总线伺服+多圈绝对编码器:

9.       EL72x1伺服模块+单圈绝对编码器,

参考:总线伺服+单圈绝对编码器:

10.    EL72x1伺服模块+Resolver

参考:总线伺服+Resolver

 

11.    EL5xxx +多圈绝对编码器


行程超出圈数

行程不超出圈数

         

每圈距离 电机转动一圈的反馈值的增量

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

同左

         

校准过程:

设置Bias0,激活重启

机构移至目标原点

显示位置为 x

设置Bias x*(-1.0)

保存配置,重新激活

同左

         

按默认设置

同左

         

Incremental

Absolute

         

         

         

设置参数2: Bias

并记忆溢出次数

设置参数2: Bias




 

** 所有反馈类型的Reference Mode都可以选择PLC CAM,表示找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿

 

12.    EL5xxx +单圈绝对编码器


行程超出1圈数

行程不超出1

         

每圈距离 电机转动一圈的反馈值的增量

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

同左

         

0

校准过程:

设置Bias0,激活重启

机构移至目标原点

显示位置为 x

设置Bias x*(-1.0)

保存配置,重新激活

         

按默认设置

同左

         

Incremental

Absolute

         

根据原点开关安装位置

靠负限位:True/False

靠正限位:False/True

         

Software Sync

含义:找到原点开关后,离开原点开关的第一个位置反馈为0的点为原点

 

Hardware Latch(Pos/Neg)

含义:找到原点开关后,离开原点开关的第一个Latch信号的上升沿(Pos)或者下降沿(Neg

         

MC指令:MC_Homing

或“伺服寻参模式”

后者56项不用设置

设置参数2: Bias

 

** 所有反馈类型的Reference Mode都可以选择PLC CAM,表示找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿

 

13.    EL5xxx +增量编码器


Z相或者C

不带Z相或者C

         

每圈距离 电机转动一圈的反馈值的增量

 

其中每圈距离:

皮带/辊子:PAI*直径

丝杠:导程

有减速机时再除以减速比

同左

         

0

同左

         

Mask32位都为1

Sub Mask:编码器n线

则低n位为1

同左

         

Incremental

同左

         

根据原点开关安装位置

靠负限位:True/False

靠正限位:False/True

同左

         

Hardware Sync

含义:找到原点开关后,离开原点开关的第一个Z信号为原点

 

或者同右

Latch点:

Hardware Latch(Pos/Neg)

含义:找到原点开关后,离开原点开关的第一个Latch信号的上升沿(Pos)或者下降沿(Neg

Latch点:

PLC CAM

含义:找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿

        C

MC指令:MC_Homing

或“伺服寻参模式”

后者56项不用设置


 

** 所有反馈类型的Reference Mode都可以选择PLC CAM,表示找到原点开关后,离开原点开关时,原点开关信号的下降沿 

 

5步:回原点的程序

基本的回原点步骤。

        二次封装过的回原点程序

        用户自定义的寻参程序(用PLC切换OPMode

 

6步:磁偏角

        什么情况需要校磁偏角,什么时候用Wake and shake

        AX5000,从PLC程序校磁偏角


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