CNC是一種實現(xiàn)軌跡控制的運控功能，其目標(biāo)不僅是對"起始點"和"目標(biāo)點"的位置進(jìn)行控制，還要求按照所期望的運動路徑控制兩點之間經(jīng)過的軌跡。通過同時控制多個軸的運動，CNC使設(shè)備的運動部件能夠按照所需的軌跡進(jìn)行移動，并實現(xiàn)所需的加工操作。

　　CNC在許多典型的運動控制應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，包括圖形雕刻、機(jī)床加工、機(jī)械手搬運、運動平臺控制等。

圖1

　　雷賽中大型PLC(MC系列、LC系列)均支持DIN66025-1標(biāo)準(zhǔn)的G-Code指令集，用戶可以使用G-Code指令編寫CNC軌跡程序。同時，它們也支持PLCopen規(guī)范的CNC運控功能，能夠?qū)崿F(xiàn)直角坐標(biāo)系的平面直線/圓弧插補、空間直線/圓弧插補、螺旋線插補等，并支持最大8個輔助軸的跟隨運動。

圖2

　　Leadsys Studio提供SM3_CNC.library庫，無需特別的附件，即具有CNC軌跡插補控制功能。下面以一個簡單的例程演示如何使用其中的SMC_Interpolator等功能塊，進(jìn)行CNC直角坐標(biāo)系的插補運算。

　　02.

　　程序編寫

　　1.新建工程

　　打開LeadSys軟件后，鼠標(biāo)點擊菜單中的“文件”-“新建工程”，選擇“標(biāo)準(zhǔn)工程”，選擇本地電腦硬盤上的存放PLC工程的位置，填寫本工程的名稱，如：CNCdirect，點擊“確定”。

圖3

　　進(jìn)入下一個界面，隨即選擇PLC類型如：LC2048，再選擇主程序PLC_PRG的編程語言(默認(rèn)為ST)，請根據(jù)實際情況選擇完成后點擊“創(chuàng)建”，進(jìn)入編程界面。

圖4

　　2.創(chuàng)建NC程序

　　在目錄樹中右擊“Application”，依次選擇“添加對象”-“CNC程序”，填寫程序名稱如："Example"，并選擇編譯模式-點擊“打開”進(jìn)入編輯界面。

圖5

　　注：在“Application“中CNC的屬性里有三種編譯模式(SMC_QutQueue;能直接被插補器使用,SMC_CNC_REF:需要使用SMC_NCDecoder識別，配合其他預(yù)處理功能，F(xiàn)ile:文件形式，需要使用SMC_ReadNCFile處理)，最終轉(zhuǎn)換出來的數(shù)據(jù)類型都是SMC_OutQueue，然后再輸入到路徑預(yù)處理及插補器執(zhí)行。

　　本示例中直接選用SMC_QutQueue編譯模式后，在編輯區(qū)輸入需執(zhí)行的G代碼程序，如下圖所示：

圖6

　　3.添加設(shè)備

　　右鍵單擊目錄樹中的“SoftMotionGeneralAxisPool”，選擇“添加設(shè)備”，打開如圖7所示的界面，填寫設(shè)備名稱如：X_Drive，選取“虛擬驅(qū)動器”，點“添加設(shè)備”按鈕即可。然后按此方法再添加1個虛擬軸如：Y_Drive。

　　以上步驟僅為例程演示，請根據(jù)實際情況添加設(shè)備到工程中。

圖7

　　并設(shè)置軸的速度、加速度等參數(shù)

圖8

　　4.新建程序

　　4.1 右鍵單擊“PLC_PRG”添加一個名為"Ipo"的新CFC程序，同時配置一個適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)周期，本例程中設(shè)置的間隔為3毫秒。

　　4.2 調(diào)用MC_Power使能軸

圖9

　　4.3 添加插補器SMC_Interpolator

　　經(jīng)過編譯解碼之后G代碼被PLC識別，PLC按照G代碼描述的軌跡來分別控制各個軸動作。插補運行的典型POU就是完成這部分功能的，主要有插補運算功能塊，坐標(biāo)變換功能塊以及軸位控制功能塊，必須放在EtherCAT任務(wù)下執(zhí)行。

　　SMC_Interpolator功能塊將由GEOINFO對象定義的路徑轉(zhuǎn)換為離散化的路徑點。

　　常用變量說明如下：

圖10

　　4.4 添加反向和正向轉(zhuǎn)換功能塊，用于實現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和路徑可視化

　　用戶應(yīng)用系統(tǒng)的坐標(biāo)軸與G-Code程序軌跡坐標(biāo)系的并不重合時，就需要進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換。

　　逆變換：SM_Trafo_Gantry2根據(jù)軌跡插補點的位置坐標(biāo)，求得相關(guān)驅(qū)動軸的目標(biāo)位置，用于進(jìn)行軸的位置控制

圖11

　　正變換：SM_Trafof_Gantry2根據(jù)相關(guān)驅(qū)動軸的位置，計算合成運動點的坐標(biāo)，用于當(dāng)前位置的顯示，此處示例中的正變換功能塊僅用于可視化。

圖12

　　4.5 添加軸控功能塊SMC_ControlAxisByPos

　　為了將運動控制指令正確發(fā)送到各軸，使用SMC_ControlAxisByPos功能塊進(jìn)行控制。該功能塊的作用就是將fSetPostion的坐標(biāo)，通過PDO寫給指定的Axis，令軸驅(qū)動伺服運動到指定位置。

圖13

　　4.6 程序如下圖所示：

圖14

　　變量表：

圖15

　　03.

　　創(chuàng)建可視化界面

　　在目錄樹中右擊“Application”，依次選擇“添加對象”-“視圖”，填寫程序名稱，如：“Visualization1”，點擊打開后進(jìn)入編輯界面。在可視化工具箱中選擇“SMC_CNC”，篩選所需的可視化元素拖入編輯區(qū)，操作如下圖所示：(此步驟在本例程中僅用于仿真演示模擬運行軌跡，實際編寫時可自行選擇是否創(chuàng)建)

圖16

　　04.

　　編譯運行，仿真演示

圖17

END