詳解控制器的示波器使用

XPLC006E功能簡介

XPLC006E是正運動運動控制器推出的一款多軸經(jīng)濟型EtherCAT總線運動控制器，XPLC系列運動控制器可應(yīng)用于各種需要脫機或聯(lián)機運行的場合。

XPLC006E自帶6個電機軸，最多12軸運動控制（含虛擬軸數(shù)），支持12軸直線插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等功能。

XPLC006E支持多任務(wù)同時運行，同時可以在PC上直接仿真運行，編程方式多種可選，支持ZDevelop軟件的Basic/PLC梯形圖/HMI組態(tài)和常用上位機軟件編程。

XPLC006E只支持EtherCAT總線軸，不支持脈沖軸和編碼器軸。采用EtherCAT總線與驅(qū)動器通訊，1ms的刷新周期。

XPLC006E支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

→此款產(chǎn)品有XPLC004E、XPLC006E、XPLC008E三個不同軸數(shù)的型號可選。

XPLC864E功能簡介

XPLC864E在XPLC006E的功能基礎(chǔ)上做了升級（即上節(jié)介紹的XPLC006E的功能都支持），部分資源空間優(yōu)于XPLC006E，使用方法基本一致，不同之處在于XPLC864E，硬件支持32點輸入、32點輸出、2個ADC、2個DAC，支持脈沖軸和總線軸混合使用，總實軸軸數(shù)為8，除了帶EtherCAT接口之外，輸出口硬件上可配置為8個軸的脈沖方向信號輸出，另帶兩路編碼器輸入，可由輸入口配置

XPLC864E支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

XPLC系列經(jīng)濟型EtherCAT總線運動控制器支持多種編程方式，支持使用正運動技術(shù)自主研發(fā)的ZDevelop開發(fā)環(huán)境的Basic語言和PLC梯形圖，上一節(jié)講解了控制器的軸參數(shù)與運動指令說明，本節(jié)內(nèi)容主要講解控制器的示波器使用。

一、示波器的作用

示波器屬于程序調(diào)試與運行中極其重要的一個部分，用于把肉眼看不到的信號轉(zhuǎn)換成圖形，便于研究各種信號變化過程，例如當(dāng)前軸的速度和位置變化情況。

示波器利用控制器內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)，每隔一定的時間獲取數(shù)據(jù)的當(dāng)前值，然后把獲取到的該數(shù)據(jù)的所有值顯示成隨時間變化的圖形，利用示波器可以顯示各種不同的信號，如軸參數(shù)、軸狀態(tài)等。

在“視圖”→“示波器”中，打開示波器窗口，示波器窗口如下圖。

⊙示波器必須先啟動后觸發(fā)才能成功采樣。打開示波器，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)之后點擊“啟動”，可點擊“手動觸發(fā)”采樣，也可在程序里加入“TRIGGER”指令自動觸發(fā)示波器采樣。

二、示波器面板介紹

1.主界面

示波器主界面的按鈕功能闡述。

（1）基礎(chǔ)設(shè)置

設(shè)置：打開示波器設(shè)置窗口，設(shè)置示波器相關(guān)參數(shù)。

啟動：啟動示波器(表示示波器準(zhǔn)備好，等待觸發(fā)采樣)。

停止：停止示波器采樣。

水平刻度：YT模式下橫軸（時間）一格的刻度，其他模式下此參數(shù)無效。

<<：按下隱藏通道名稱和峰值顯示，只顯示通道編號。

連續(xù)采集：不開啟連續(xù)采集時，到達采樣深度后便停止采樣，開啟了連續(xù)采集之后示波器會持續(xù)采樣。

跟隨：開啟跟隨后，橫軸自動移動到實時采樣處，跟隨波形顯示。

手動觸發(fā)：手動觸發(fā)示波器采樣按鈕（自動觸發(fā)使用TRIGGER指令）。

導(dǎo)入導(dǎo)出：將示波器采樣的數(shù)據(jù)點導(dǎo)出txt文件，再次加載顯示點擊導(dǎo)入，詳細(xì)說明參加下節(jié)。

（2）顯示模式

YT模式：不同數(shù)據(jù)源隨時間變化的曲線。

XY模式：顯示兩個軸在某個平面的合成軌跡，將第一二個通道的曲線合成顯示，適用于兩軸插補。

XYZ模式：顯示三個軸在空間的合成軌跡，將第一二三個通道的曲線合成顯示，適用于三軸插補。

（3）采樣數(shù)據(jù)設(shè)置

顯示：選擇當(dāng)前通道曲線是否顯示。

編號：選擇需要采集的數(shù)據(jù)源編號，需參考數(shù)據(jù)源，如：軸號、數(shù)字量IO編號、模擬量IO編號、TABLE編號、VR編號、MODBUS編號等。

數(shù)據(jù)源：選擇采集的數(shù)據(jù)類型，如下圖，下拉菜單選擇，多種類型參數(shù)可選。

偏移：波形縱軸偏移量設(shè)置。

垂直刻度：縱軸一格的刻度。

⊙若要設(shè)置示波器參數(shù)，如軸編號、數(shù)據(jù)源以及啟動示波器設(shè)置窗口，要先停止示波器再設(shè)置。

2.設(shè)置界面

點擊主界面的“設(shè)置”按鈕，彈出如下圖所示“示波器設(shè)置”窗口。

通道數(shù)：要采樣的數(shù)據(jù)通道總數(shù)，最多支持8通道同時采樣。

深度：總共采樣的數(shù)據(jù)次數(shù)，深度越大采樣的數(shù)據(jù)點越多，連續(xù)采集模式下此數(shù)據(jù)無效。

間隔：采樣時間間隔，此參數(shù)參考系統(tǒng)周期SERVO_PERIOD，系統(tǒng)周期出廠默認(rèn)為1ms，即間隔設(shè)置為1表示1ms采樣一次，系統(tǒng)周期與控制器固件版本有關(guān)。一般來說，間隔越小，采樣數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，單位時間內(nèi)數(shù)據(jù)量越大。

TABLE位置：設(shè)置不開啟連續(xù)采集時抓取數(shù)據(jù)存放的位置，一般默認(rèn)自動使用TABLE數(shù)據(jù)末尾空間，也可以自定義配置，但是設(shè)置時注意不要與程序使用的TABLE數(shù)據(jù)區(qū)域重合；連續(xù)采集下采樣數(shù)據(jù)緩存在PC。

背景顏色/通道顏色：設(shè)置背景與每個通道波形對應(yīng)的顏色。

顯示類型：點和線段兩種曲線類型可選。線段是將采樣點集擬合成線，更容易發(fā)現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)。

導(dǎo)出參數(shù)：需要導(dǎo)出示波器數(shù)據(jù)時采樣前勾選，等待采樣結(jié)束，在主界面選擇導(dǎo)出。

3.示波器采樣數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出

導(dǎo)入：示波器必須在停止?fàn)顟B(tài)下才能導(dǎo)入數(shù)據(jù)，導(dǎo)入成功能將采樣波形復(fù)現(xiàn)出來。

導(dǎo)入采樣數(shù)據(jù)方法：點擊“導(dǎo)入”，選擇導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件為之前從示波器導(dǎo)出的文件類型后打開即可。

導(dǎo)出：導(dǎo)出參數(shù)包括示波器參數(shù)設(shè)置情況，以及各個通道的數(shù)據(jù)類型和每個采樣點數(shù)據(jù)。

導(dǎo)出采樣數(shù)據(jù)方法：先在設(shè)置里勾選“導(dǎo)出參數(shù)”，啟動示波器采樣，采樣完成后點擊“導(dǎo)出”，選擇文件夾保存示波器數(shù)據(jù)，導(dǎo)出數(shù)據(jù)為文本文件。

如下圖，采樣軸0的DPOS位置和MSPEED速度兩個通道導(dǎo)出的數(shù)據(jù)。

三、示波器采樣方法

1.示波器采樣參考步驟

第一步：打開工程項目，連接控制器或仿真器，再打開示波器窗口(操作示波器窗口之前需要連接到控制器或仿真器才可以操作)。

第二步：在示波器窗口點擊“設(shè)置”，選擇采樣通道數(shù)，采樣深度，采樣間隔，采樣數(shù)據(jù)TABLE存儲位置（一般來說自動使用TABLE數(shù)組末尾空間即可）和采樣類型等，設(shè)置完成確認(rèn)保存當(dāng)前設(shè)置。

第三步：再選擇采樣數(shù)據(jù)編號和數(shù)據(jù)源

第四步：參數(shù)設(shè)置完畢，點擊“啟動”按鈕，等待觸發(fā)采樣。

第五步：將程序下載到控制器運行，程序里需要包含TRIGGER自動觸發(fā)示波器采樣指令，此時示波器開始采樣，顯示出不同數(shù)據(jù)源的波形?？烧{(diào)整顯示刻度和波形偏移，便于觀察不同波形。

⊙若波形精度不高或顯示不完整，可點擊“停止”按鈕后再打開“設(shè)置”，調(diào)整好采樣間隔和采樣深度后重新執(zhí)行上述采樣過程。

⊙若需要采樣的時間較長，開啟“連續(xù)采集”功能。

2.示波器使用注意事項

（1）連續(xù)采集功能

不選擇連續(xù)采集時，到達采樣深度后示波器自動停止采樣。

在示波器主界面勾選連續(xù)采集，再開啟示波器，示波器觸發(fā)采樣后會持續(xù)采樣，到達采樣深度后仍繼續(xù)采樣，忽略設(shè)置的采樣深度，直到按下停止才會停止采樣。

連續(xù)采集的所有波形采樣數(shù)據(jù)均能導(dǎo)出。

（2）XY模式/XYZ模式

由于這兩種采集模式是把前兩個/三個通道的數(shù)據(jù)合成，要注意數(shù)據(jù)源的類型，有部分?jǐn)?shù)據(jù)合成是沒有意義的，比如速度和位置曲線的合成曲線便無意義，一般用于查看合成插補軌跡。

（3）示波器采樣時間計算

例如:深度：10000，間隔：5

非連續(xù)采集模式下，如果系統(tǒng)周期SERVO_PERIOD=1000，也就是1ms軌跡規(guī)劃周期，間隔5表示每5ms采集一個數(shù)據(jù)點，一共采集10000次數(shù)據(jù)，采集時間長度為50s。

采樣時間間隔最小為一個系統(tǒng)周期，設(shè)置更小無效。

（4）TABLE數(shù)據(jù)末尾存儲空間計算

非連續(xù)采集模式設(shè)置抓取數(shù)據(jù)存放的位置，一般默認(rèn)自動使用TABLE數(shù)據(jù)末尾空間，此時根據(jù)采樣數(shù)據(jù)占用空間大小自動計算起始空間地址。

計算方法：采樣數(shù)據(jù)占用空間大小=通道數(shù)*深度

例：若控制器的TABLE空間大小為320000，采樣4個通道，深度為30000，每個采樣點占用一個TABLE，所以會占用4*30000 = 120000個TABLE位置，320000-120000=200000，此時TABLE的起始位置為200000

數(shù)據(jù)存放的位置也可以自定義配置，若按上面的通道數(shù)和深度，起始TABLE空間自定義時不能超過200000，否則無法設(shè)置，如下圖所示。

⊙示波器采樣數(shù)據(jù)占用的空間不要與程序使用的TABLE數(shù)據(jù)區(qū)域重合。

⊙控制器TABLE空間大小可使用TSIZE指令讀取、在“控制器狀態(tài)”窗口查看或在線命令“?*max”打印查看。

四、示波器使用例程

1.直線插補的例程

（1）YT模式下三個軸的DPOS位置隨時間變化的曲線

（2）XYZ模式下三軸位置合成軌跡，即為實際加工的軌跡

2.自動凸輪飛剪的例程

假設(shè)要切的型材長度為4m，工作臺運行距離1m，軸1為基本軸（型材傳送），軸0為跟隨軸（追剪工作臺），OUT0口控制刀具，飛剪部分程序如下：

速度和位置的波形如下圖：軸1為勻速運動的傳送帶，軸0為追剪軸。

工作臺(跟隨軸)的運動距離：0.4(加速階段)+0.2(跟隨同步)+0.4(減速階段)=1m單位，然后-1m返回運動。

型材(參考軸)的運動距離：1+0.8+0.2+0.8+1.2=4m單位，全程勻速。

3.單軸PSO位置同步輸出

硬件比較輸出指令觸發(fā)后，到達比較點輸出OP信號，PSO示意圖如下圖所示，以ZMC432為例進行演示。

位置同步輸出示意圖

輸出隨軌跡變化的波形如下圖，HW_PSWITCH2控制每到達一個TABLE點位置OP便反轉(zhuǎn)一次，TABLE的所有點比較結(jié)束之后，OP不再反轉(zhuǎn)，保持最后一次的電平狀態(tài)。

4.二維或者三維的PSO輸出

二軸PSO位置同步輸出,到達比較點輸出OP信號，以ZMC432為例進行演示。

PSO功能支持固定周期輸出，也支持固定距離輸出，如下右圖，固定距離輸出使得在拐角等需要減速的場合，拐角處的輸出也是均勻的，不會堆積。

（1）YT模式下的波形如下圖所示

比較20個點，每次比較OP反轉(zhuǎn)一次，每段運動最后部分因為加入了SRAMP速度平滑處理，處于減速段，所以相同距離，運動時間更長，OP反轉(zhuǎn)的時間間隔也相應(yīng)延長。

（2）XYZ模式下的3D波形如下圖所示

本次，正運動技術(shù)經(jīng)濟型EtherCAT運動控制器(九）：示波器使用，就分享到這里。