運動控制器位置鎖存功能的應用

今天，正運動小助手給大家分享一下運動控制器位置鎖存功能的應用，以ZMC408CE運動控制器為例，介紹多種鎖存模式的用法，用戶可根據(jù)自身需求靈活選擇。

01 鎖存功能

鎖存功能的作用就是當外部io信號觸發(fā)時，立即響應，鎖定當前的電機/編碼器的位置，通常用來鎖定流水線上碰到光纖傳感器時的產(chǎn)品位置、鎖定包裝材料上色標的位置等。

一、鎖存功能的特點：

1.支持編碼器軸、總線軸、脈沖軸和虛擬軸鎖存（不同型號的控制器支持鎖存的軸類型不同）；

2.支持單次鎖存和高速連續(xù)鎖存模式；

3.支持4通道同時鎖存，分別為R0、R1、R2、R3四個鎖存通道，最多支持8個鎖存口同時鎖存，鎖存響應速度快；

4.帶編碼器反饋時鎖存MPOS的值，沒有帶編碼器反饋時鎖存DPOS的值。

不同型號的控制器支持的鎖存通道數(shù)不同，是否支持鎖存功能與鎖存對應的輸入口參見硬件手冊。

本文例子基于ZMC408CE控制器測試，此型號支持4個鎖存通道，硬件接口為IN0-IN3。

通訊接口包含RS232、RS485、EtherNET以太網(wǎng)、CAN總線、EtherCAT總線和U盤接口，板載8路差分脈沖輸出接口（包含編碼器輸入），1個專用手輪接口，還提供了AD/DA模擬量接口。

ZMC408CE支持EtherCAT總線連接，支持最快500μs的刷新周期，支持最多達32軸運動控制(8脈沖軸+EtherCAT軸/編碼器軸/虛擬軸)，支持直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設置等；采用優(yōu)化的網(wǎng)絡通訊協(xié)議可以實現(xiàn)實時的運動控制。

ZMC408CE還支持8通道PWM輸出，支持硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準輸出等。

二、實現(xiàn)鎖存的步驟

1.鎖存功能使用方法

（1）確定當前硬件條件是否滿足鎖存需求，需要確定鎖存位置的軸，IO信號接入支持鎖存的輸入口IN；

（2）設置鎖存輸入映射口REG_INPUT，作用是將鎖存的通道R0/R1/R2/R3對應到物理輸入口IN，需要輸入口支持鎖存功能；

（3）設置鎖存模式REGIST，需根據(jù)鎖存的軸類型選擇；

（4）等待鎖存觸發(fā)MARK / MARKB / MARKC / MARKD，鎖存觸發(fā)了變?yōu)檎妫?/p>

（5）鎖存完成打印鎖存位置信息REG_POS / REG_POSB / REG_POSC / REG_POSD；

（6）可讀取鎖存位置起始坐標和結束坐標，鎖存位置可被其他指令調(diào)用。

2.鎖存相關指令

鎖存相關指令一覽表：

REG_INPUTS映射鎖存輸入、REGIST設置鎖存的模式、MARK / MARKB / MARKC / MARKD判讀鎖存是否觸發(fā)、REG_POS / REG_POSB / REG_POSC / REG_POSD成功鎖存之后位置存儲。

當鎖存產(chǎn)生時，對應鎖存通道的MARK / MARKB / MARKC / MARKD會被設置為ON，同時鎖存到的位置會被存儲在參數(shù)REG_POS / REG_POSB / REG_POSC / REG_POSD內(nèi)。

三、REG_INPUTS映射說明

REG_INPUTS映射規(guī)則如下，REGIST鎖存模式的設置需配合REG_INPUTS而設置。

例如：

REG_INPUTS = $3210，則表示R3，R2，R1，R0分別對應輸入口3，2，1，0

REG_INPUTS = $1023，則表示R3，R2，R1，R0分別對應輸入口1，0，2，3

REG_INPUTS = $1000，則表示R3，R2，R1，R0分別對應輸入口1，0，0，0之所以這樣設置是因為REGIST模式匹配R0、R1、R2、R3信號雖然不是物理的IO通道，卻能帶來最大的靈活性。輸出信號R0實際可以對應設備上的IN(0)...IN(7)中的任意一個(可選的輸入通道必須是硬件手冊指定的鎖存通道)，或者R0和R3都對應同一個輸入口。

四、REG_POS鎖存位置說明

使用的本地IO，可以通過REG_INPUTS來鎖存通道的映射，不同的鎖存信號通道鎖存的數(shù)據(jù)存儲的位置不同，如下表，詳情參見REGIST指令說明。

02 REGIST鎖存模式

REGIST設置鎖存模式，根據(jù)要鎖存的軸類型選擇合適的鎖存模式，鎖存模式參見下文，有單次鎖存和連續(xù)鎖存兩種。

不同的鎖存方式，鎖存信號的觸發(fā)標志不同，鎖存位置數(shù)據(jù)存儲的位置也不同。

不同軸類型支持的鎖存通道：

（1）編碼器軸、帶反饋的脈沖軸類型一般采用R0，R1，Z脈沖這三種鎖存；

（2）無反饋的脈沖軸和虛擬軸采用R0，R1鎖存；

（3）EtherCAT或RTEX總線軸類型采用R2，R3鎖存；

（4）另外EtherCAT總線可以使用驅動器自身的鎖存模式，詳情參見驅動器手冊說明。

語法一：單次鎖存

REGIST(mode)

mode：鎖存方式如下表。

注意：上升沿和下降沿對應的是控制器內(nèi)部的硬件狀態(tài)。對于ZMC系列控制器而言，由于OFF狀態(tài)有效，故從無信號到有信號是下降沿；對于ECI系列控制器而言，由于ON狀態(tài)有效，從無信號到有信號是上升沿。

若仍然容易混淆，建議使用前先使用下文例程簡單測試一下鎖存邊沿，再應用于項目中。

語法二：連續(xù)鎖存

通過把模式加100來支持連續(xù)鎖存，鎖存結果存儲到TABLE里面。

REGIST(100+mode, tableindex, numes)

mode：鎖存方式。

tableindex：連續(xù)鎖存的內(nèi)容存儲的table位置，第一個table元素存儲鎖存的個數(shù)，后面存儲鎖存的坐標，最多保存?zhèn)€數(shù)= numes-1，溢出時循環(huán)寫入。

numes：占用的table個數(shù)。

連續(xù)鎖存模式分別對兩個通道進行連續(xù)鎖存，可以實現(xiàn)上下邊沿的連續(xù)鎖存。

（ECI20150829以上固件支持，4系列控制器20170523以上固件支持）

100+mode：只能使用單一通道的mode，加100表示使用連續(xù)鎖存。

03 鎖存例程

1.脈沖軸（不帶反饋）/虛擬軸鎖存

可使用R0或R1通道，脈沖軸ATYPE=1/7，虛擬軸ATYPE=0，鎖存MPOS的值（沒有反饋時MPOS為假，復制DPOS）。帶反饋的情況鎖存真實的編碼器反饋的MPOS值，若支持Z信號，則可使用Z信號的模式。

配置參考如下圖：

例程如下：

BASE(0)
ATYPE=1 '脈沖軸
UNITS=100
DPOS=0
SPEED=10
ACCEL=100
DECEL=100
REG_INPUTS=0 '將R0-R3都對應輸入口0,信號接入IN(0)
REGIST(4) '選擇R0鎖存模式
TRIGGER '觸發(fā)示波器
VMOVE(1) '軸運動
WAIT UNTIL MARK '等待鎖存觸發(fā)
PRINT REG_POS '打印鎖存位置
END

從示波器采樣的波形可以看出，IN(0)有信號觸發(fā)鎖存，REGIST(4)生效鎖存此刻的DPOS位置，并存儲到REG_POS。

上例其他條件不變，鎖存模式改為REGIST(3)，鎖存觸發(fā)的邊沿發(fā)生變化。

2.脈沖軸（帶反饋）/編碼器軸鎖存

可使用R0、R1或Z通道（必須帶Z信號的設備才支持），脈沖軸ATYPE=4/5，編碼器軸ATYPE=3/6，鎖存MPOS的值。

例程如下：

BASE(0) 
ATYPE=4 '脈沖帶編碼器反饋
UNITS=100
SPEED=10
ACCEL=100
DECEL=100
DPOS=0
MPOS=0
REG_INPUTS=$0 '將R0-R3都對應輸入口0 ,信號接入IN(0)
REGIST(15) '選擇R1鎖存模式
TRIGGER
VMOVE(1) '軸運動
WAIT UNTIL MARKB '等待鎖存觸發(fā)
PRINT REG_POSB '打印鎖存位置
END

從示波器采樣的波形可以看出，IN(0)有信號觸發(fā)鎖存，鎖存此刻的MPOS位置，并存儲到REG_POSB。

3.多軸位置鎖存

鎖存多軸的位置時，需要分別對每個軸設置鎖存，下例插補運動中鎖存兩個軸的位置。

例程如下：

BASE(0,1)
ATYPE=1,1 '脈沖軸
UNITS=100,100
DPOS=0,0
SPEED=10,10
ACCEL=100,100
DECEL=100,100
REG_INPUTS=$0 '將R0-R3都對應輸入口0,信號接入IN(0)
REGIST(4) AXIS(0) '軸0選擇R0鎖存模式
REGIST(4) AXIS(1) '軸1選擇R0鎖存模式
TRIGGER '觸發(fā)示波器
MOVE(1000,800) '軸運動
WAIT UNTIL MARK(0) AND MARK(1) '等待鎖存觸發(fā)
PRINT REG_POS(0), REG_POS(1)       '打印軸0，軸1的鎖存位置
END

注意：多軸使用同一個鎖存硬件輸入口時，需采用相同的鎖存R通道(如上例，模式3/4均可)，需要使用不同R通道時，則需要映射到不同的硬件輸入口上。

4.連續(xù)鎖存模式

持續(xù)鎖存信號觸發(fā)后的位置，以上的軸類型均支持連續(xù)鎖存模式，建議開單獨任務執(zhí)行連續(xù)鎖存程序，不干擾其他程序的運行，可通過TABLE寄存器隨時讀取到鎖存的次數(shù)和位置數(shù)據(jù)。

例程如下：

BASE(0)
ATYPE=1 '脈沖軸
UNITS=100
DPOS=0
SPEED=10
ACCEL=100
DECEL=100
REG_INPUTS=$0 '將R0-R3都對應輸入口0,信號接入IN(0)
TRIGGER '觸發(fā)示波器
VMOVE(1) '軸運動
REGIST(100+4,0,100) '連續(xù)鎖存，R0通道，table(0)保存鎖存次數(shù)，table(1-100）存儲每次鎖存的數(shù)據(jù)，超過99次后，table(0)清0，重新從table(1)記錄數(shù)據(jù)WAIT UNTIL MARK

示波器捕捉連續(xù)鎖存的位置數(shù)據(jù)：不需要WHILE循環(huán)就能實現(xiàn)連續(xù)鎖存。

寄存器窗口讀取鎖存的次數(shù)和位置數(shù)據(jù)。

5.總線驅動器鎖存

可使用R2、R3通道，脈沖軸ATYPE=4/5，EtherCAT和RTEX總線均支持，軸類型ATYPE=65/50，鎖存MPOS的值。

采用EtherCAT總線驅動器，可使用控制器提供的鎖存模式，配置方法與前文類似；也可以使用EtherCAT總線驅動器自帶的鎖存模式（需參考驅動器手冊完成配置）。

采用EtherCAT總線驅動器自帶的鎖存模式，選擇驅動器支持鎖存的探針，接入鎖存信號；例如下方驅動器，有兩個探針信號輸入。

注意：驅動器PDO需包含60b8h鎖存的數(shù)據(jù)字典，DRIVE_PROFILE直接選擇帶鎖存的模式測試。

例如：DRIVE_PROFILE=11，PDO配置情況如下，更多模式參見DRIVE_PROFILE指令說明。

鎖存模式采用REGIST提供的模式(需測試哪些模式支持)，觸發(fā)驅動器鎖存之后，驅動器自行將鎖存位置傳到對應的REG_POS / REG_POSB / REG_POSC / REG_POSD，對應MARK變?yōu)檎?，用戶無需通過驅動器數(shù)據(jù)字典獲知。

例程如下：

'********************************************************************************************
'總線初始化使能程序，初始化成功方可運行下方鎖存程序
'初始化配置驅動器PDO需包含鎖存的數(shù)據(jù)字典，DRIVE_PROFILE選擇帶鎖存的模式測試
'********************************************************************************************
RAPIDSTOP
WAITIDLE
DIM num,AXIS_Max,TEMP
FOR num=0 TO 7 STEP 1
  BASE(num)
  ATYPE(num)=0
  AXIS_ADDRESS(num)=(-1<<16)+num
  ATYPE(num)=0
NEXT
num=0
SLOT_SCAN(0)
IF RETURN THEN
  ?"總線掃描成功","設備連接數(shù)："NODE_COUNT(0)
  'i為槽位號,位軸數(shù)
  FOR i=0 to NODE_COUNT(0)-1
     AXIS_Max=NODE_AXIS_COUNT(0,i)'單個設備連接總數(shù)
     ?"AXIS_Max="AXIS_Max
     IF AXIS_Max<>0 THEN
        FOR j=0 TO AXIS_Max-1
           AXIS_ADDRESS(num)=(i<<16)+num+1
           ATYPE(num)=65        '軸映射最后一步
           'units(num)=2^23/360        '單軸脈沖當量設置
           DRIVE_PROFILE(num)=11    '設置PDO功能
           disable_group(num)      '每軸單獨分組
           num=num+1          '當前設備總軸數(shù)
        NEXT
     ELSE
        ?"當前設備無軸"
        END
     ENDIF
  NEXT
  ?"軸映射完成！總軸數(shù)："num  
ELSE
  ?"總線掃描失敗"
  END
ENDIF
DELAY(100)
SLOT_START(0)
IF RETURN THEN
  ?"總線開啟成功"
  DELAY(100)
  DATUM(0)'清除所有軸錯誤狀態(tài)
  DELAY(100)
  ?"開始進行軸使能"
  FOR i=0 to num-1
     base(i)
     AXIS_ENABLE=1'單軸使能
  NEXT
  WDOG=1'軸使能總開關開啟
  ?"軸使能完成"
ELSE
  ?"總線開啟失敗"
ENDIF
?"配置完成"
adasda()  '調(diào)用鎖存函數(shù)
END
'********************************************************************************************
'鎖存函數(shù)
'選擇驅動器支持鎖存的探針，接入鎖存信號
鎖存模式采用REGIST提供的模式，觸發(fā)鎖存之后，驅動器將鎖存位置傳到REG_POS 
'********************************************************************************************
WHILE 1
  IF OP(0) = ON THEN
     OP(0, OFF)
     temp=-1
  ENDIF
     temp=0
WEND
GLOBAL sub adasda()
  dim num, temp
  num=1
  temp=0
  BASE(0)
  REGIST(100+3,0,100)AXIS(0)' 自動循環(huán)，不需要再寫入到while循環(huán)中，table(0)保存鎖存次數(shù)，table(1-100)存儲每次鎖存的數(shù)據(jù)超過99次后，table(0)清0，重新從table(1)記錄數(shù)據(jù)
  'REGIST(3)
  WHILE 1
     ?"*********************************************************"         
     WA 10
     ?"reg_pos="REG_POS,"鎖存值TABLE="TABLE(num),"占用TABLE="TABLE(0)       '打印
     ?"驅動器探針模式="NODE_PDOBUFF(0,0,$60B8,0,6)
     ?"驅動器探針狀態(tài)="NODE_PDOBUFF(0,0,$60B9,0,6)
     ?"驅動器鎖存值="NODE_PDOBUFF(0,0,$60BA,0,7)
     IF num=100 THEN
        num=1
     ELSE
        num=num+1
     ENDIF
     WA 100     '延時1ms，防抖
  wend
ENDSUB

采用連續(xù)鎖存模式REGIST(100+3,0,100)，使用TABLE(0)開始的100個空間保存鎖存數(shù)據(jù)，其中TABLE(0)保存的是連續(xù)鎖存的次數(shù)，TABLE(1)- TABLE(99)保存每次鎖存的位置。

本次，正運動技術運動控制器位置鎖存功能的應用，就分享到這里。

審核編輯：湯梓紅