分享一下運(yùn)動(dòng)控制器位置鎖存功能的應(yīng)用

今天，正運(yùn)動(dòng)小助手給大家分享一下運(yùn)動(dòng)控制器位置鎖存功能的應(yīng)用，以ZMC408CE運(yùn)動(dòng)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(dāng)外部io信號(hào)觸發(fā)時(shí)，立即響應(yīng)，鎖定當(dāng)前的電機(jī)/編碼器的位置，通常用來鎖定流水線上碰到光纖傳感器時(shí)的產(chǎn)品位置、鎖定包裝材料上色標(biāo)的位置等。

一、鎖存功能的特點(diǎn)：

1.支持編碼器軸、總線軸、脈沖軸和虛擬軸鎖存（不同型號(hào)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(shí)鎖存，分別為R0、R1、R2、R3四個(gè)鎖存通道，最多支持8個(gè)鎖存口同時(shí)鎖存，鎖存響應(yīng)速度快；

4.帶編碼器反饋時(shí)鎖存MPOS的值，沒有帶編碼器反饋時(shí)鎖存DPOS的值。

不同型號(hào)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(duì)應(yīng)的輸入口參見硬件手冊(cè)。

本文例子基于ZMC408CE控制器測(cè)試，此型號(hào)支持4個(gè)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(gè)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(dá)32軸運(yùn)動(dòng)控制(8脈沖軸+EtherCAT軸/編碼器軸/虛擬軸)，支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等；采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制。

ZMC408CE還支持8通道PWM輸出，支持硬件比較輸出、硬件定時(shí)器、運(yùn)動(dòng)中精準(zhǔn)輸出等。

二、實(shí)現(xiàn)鎖存的步驟

1.鎖存功能使用方法

（1）確定當(dāng)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(hào)接入支持鎖存的輸入口IN；

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

（3）設(shè)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(biāo)和結(jié)束坐標(biāo)，鎖存位置可被其他指令調(diào)用。

2.鎖存相關(guān)指令

鎖存相關(guān)指令一覽表：

REG_INPUTS映射鎖存輸入、REGIST設(shè)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(chǔ)。

當(dāng)鎖存產(chǎn)生時(shí)，對(duì)應(yīng)鎖存通道的MARK / MARKB / MARKC / MARKD會(huì)被設(shè)置為ON，同時(shí)鎖存到的位置會(huì)被存儲(chǔ)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(shè)置需配合REG_INPUTS而設(shè)置。

例如：

REG_INPUTS = $3210，則表示R3，R2，R1，R0分別對(duì)應(yīng)輸入口3，2，1，0

REG_INPUTS = $1023，則表示R3，R2，R1，R0分別對(duì)應(yīng)輸入口1，0，2，3

REG_INPUTS = $1000，則表示R3，R2，R1，R0分別對(duì)應(yīng)輸入口1，0，0，0 之所以這樣設(shè)置是因?yàn)镽EGIST模式匹配R0、R1、R2、R3信號(hào)雖然不是物理的IO通道，卻能帶來最大的靈活性。 輸出信號(hào)R0實(shí)際可以對(duì)應(yīng)設(shè)備上的IN(0)...IN(7)中的任意一個(gè)(可選的輸入通道必須是硬件手冊(cè)指定的鎖存通道)，或者R0和R3都對(duì)應(yīng)同一個(gè)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(hào)通道鎖存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shè)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(hào)的觸發(fā)標(biāo)志不同，鎖存位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(qū)動(dòng)器自身的鎖存模式，詳情參見驅(qū)動(dòng)器手冊(cè)說明。

語法一：?jiǎn)未捂i存

REGIST(mode)

mode：鎖存方式如下表。

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

若仍然容易混淆，建議使用前先使用下文例程簡(jiǎn)單測(cè)試一下鎖存邊沿，再應(yīng)用于項(xiàng)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(jié)果存儲(chǔ)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(chǔ)的table位置，第一個(gè)table元素存儲(chǔ)鎖存的個(gè)數(shù)，后面存儲(chǔ)鎖存的坐標(biāo)，最多保存?zhèn)€數(shù)= numes-1，溢出時(shí)循環(huán)寫入。

numes：占用的table個(gè)數(shù)。

連續(xù)鎖存模式分別對(duì)兩個(gè)通道進(jìn)行連續(xù)鎖存，可以實(shí)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(shí)MPOS為假，復(fù)制DPOS）。

帶反饋的情況鎖存真實(shí)的編碼器反饋的MPOS值，若支持Z信號(hào)，則可使用Z信號(hào)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(duì)應(yīng)輸入口0,信號(hào)接入IN(0)
REGIST(4) '選擇R0鎖存模式
TRIGGER '觸發(fā)示波器
VMOVE(1) '軸運(yùn)動(dòng)
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(hào)觸發(fā)鎖存，REGIST(4)生效鎖存此刻的DPOS位置，并存儲(chǔ)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(hào)的設(shè)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(duì)應(yīng)輸入口0 ,信號(hào)接入IN(0)
REGIST(15) '選擇R1鎖存模式
TRIGGER
VMOVE(1) '軸運(yùn)動(dòng)
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(hào)觸發(fā)鎖存，鎖存此刻的MPOS位置，并存儲(chǔ)到REG_POSB。

3.多軸位置鎖存

鎖存多軸的位置時(shí)，需要分別對(duì)每個(gè)軸設(shè)置鎖存，下例插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)中鎖存兩個(gè)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(duì)應(yīng)輸入口0,信號(hào)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(yùn)動(dòng)
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(gè)鎖存硬件輸入口時(shí)，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(shí)，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(hào)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(dú)任務(wù)執(zhí)行連續(xù)鎖存程序，不干擾其他程序的運(yùn)行，可通過TABLE寄存器隨時(shí)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(duì)應(yīng)輸入口0,信號(hào)接入IN(0)
TRIGGER '觸發(fā)示波器
VMOVE(1) '軸運(yùn)動(dòng)
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(chǔ)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(shí)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)器自帶的鎖存模式（需參考驅(qū)動(dòng)器手冊(cè)完成配置）。

采用EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器自帶的鎖存模式，選擇驅(qū)動(dòng)器支持鎖存的探針，接入鎖存信號(hào)；例如下方驅(qū)動(dòng)器，有兩個(gè)探針信號(hào)輸入。

注意：驅(qū)動(dòng)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(cè)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(cè)試哪些模式支持)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器鎖存之后，驅(qū)動(dòng)器自行將鎖存位置傳到對(duì)應(yīng)的REG_POS / REG_POSB / REG_POSC / REG_POSD，對(duì)應(yīng)MARK變?yōu)檎?，用戶無需通過驅(qū)動(dòng)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(yùn)行下方鎖存程序
'初始化配置驅(qū)動(dòng)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(cè)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(shè)備連接數(shù)："NODE_COUNT(0)
???'i為槽位號(hào),位軸數(shù)
   FOR i=0 to NODE_COUNT(0)-1
      AXIS_Max=NODE_AXIS_COUNT(0,i)'單個(gè)設(shè)備連接總數(shù)
      ?"AXIS_Max="AXIS_Max
 ???? IF?AXIS_Max<>0THEN
         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(dāng)量設(shè)置
            DRIVE_PROFILE(num)=11    '設(shè)置PDO功能
            disable_group(num)      '每軸單獨(dú)分組
            num=num+1          '當(dāng)前設(shè)備總軸數(shù)
  ???????NEXT
????? ELSE
         ?"當(dāng)前設(shè)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(cuò)誤狀態(tài)
   DELAY(100)
   ?"開始進(jìn)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(guān)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(qū)動(dòng)器支持鎖存的探針，接入鎖存信號(hào)
鎖存模式采用REGIST提供的模式，觸發(fā)鎖存之后，驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(chǔ)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(qū)動(dòng)器探針模式="NODE_PDOBUFF(0,0,$60B8,0,6)
      ?"驅(qū)動(dòng)器探針狀態(tài)="NODE_PDOBUFF(0,0,$60B9,0,6)
      ?"驅(qū)動(dòng)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(shí)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(gè)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。

審核編輯：劉清