PLCopen集成PLC、機器人和運動控制編程

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯PLCopen集成PLC、機器人和運動控制編程 傳統(tǒng)上，工業(yè)機器人使用簡單的專有語言編程，對外人來說是很難的，只有機器人程序員才能理解。運動掌握器現(xiàn)在應用廣泛多樣，通常使用PC庫或其他專有語言來編程，而plc傾向用梯形規(guī)律來編程。在今日的自動化環(huán)境中，PLC、運動掌握器和機器人需要緊密集成。很多不同的組件集成到機器的設計中，而每種組件需要通過他們的專用語言才能呈現(xiàn)自己的特長。越來越多的最終用戶要求把機器人、運動掌握器和可編程掌握器都用熟識的PLC語言進行編程。這些語言對機器制造商的程序員更簡單理解，也使最終用戶的服務人員更簡單維護。為了削減簡單性，協(xié)調這三個

2、不同的平臺的外觀、感覺和功能，PLCopen工作組為運動掌握已經拿出了一套標準化工具，能在plc編程環(huán)境下直接對運動掌握編程。PLC 自從1968年在通用汽車公司使用開頭（用來代替硬連線繼電器），PLC就使用梯形規(guī)律編程。它們可簡單地掌握數字和模擬設備的過程，但對更簡單、連續(xù)性質過程的編程要比用高級編程語言，如BASIC、C或C更加困難。多年來，PLC已經進化到可以用BASIC或C語言編程的水平，但大部分仍舊依靠于梯形規(guī)律。許多低端PLC通過步進和方向輸出支持運動掌握。一些更高水平的運動掌握可以通過昂貴的專用模塊來實現(xiàn)，但必需添加到基本系統(tǒng)。盡管這樣，大多數設備用梯形規(guī)律編程，需要熟識編程環(huán)境

3、，制造工藝，以及特地的功能塊才能實現(xiàn)需要的功能。運動掌握器一般市場中的運動掌握器通常包括插補功能（直線插補或圓弧插補），協(xié)同運動、齒輪、凸輪和大事觸發(fā)動作（使用傳感器和位置鎖存）。在老掌握器中，每軸使用專用的輸入和輸出。運動輸入，如使能、超程限位和編碼器輸入（每軸一個或兩個）和類似伺服命令的運動輸出（通常為+/-10V模擬量）和/或步進指令（步進和方向）。多數掌握器還具有一些通用的I/ O。新掌握器依靠數字網絡，如EtherCAT或SERCOS用來傳遞掌握信號至驅動器，接收和發(fā)送直接連接到驅動器的數字IO。 在處理聯(lián)動的運動時，典型的運動掌握器無法與機器人掌握器競爭。典型的運動掌握器，假如你想

4、把末端執(zhí)行器移動到一個特定點，你必需為每個軸找出正確的位置。你需要對機器人和有機械連接機制的其他機器做的事情是使用反向運動學的方法來編程。使用時需要公式，在物理空間中，需要把特定點轉換為各自的位置，描述每個關節(jié)（或軸）需要移動至所述機械連接機構的終點。同樣，這些系統(tǒng)應用廣泛多樣，需要熟識他們的特定編程環(huán)境。 機器人掌握器 機器人掌握器已經設計為實現(xiàn)特定簡單機制的最佳掌握。多數掌握器為特定設備。制造商創(chuàng)建一種特地的語言編程，從平臺到平臺的變化很大。當掌握設備使用為他們設計的掌握庫時，特別高效；然而，大多數都不能很好地進行通信、集成或編程。在過去，幾乎專用的機器人掌握器只支持的運動學和反向運動學。

5、現(xiàn)在，許多常見的運動掌握器供應機器人類型命令的某些子集，尤其在針對包裝自動化的掌握器。機器人掌握器和運動掌握器之間的界限正變得模糊，但仍舊用不同的系統(tǒng)和不同的語言編程，需要程序員進行協(xié)調，設計通常用于特定目的。 合并成一臺機器掌握器PLCopen工作組為運動掌握進行了標準化，規(guī)律定義了機器掌握編程的全部內容。這是一種集成PLC、機器人和運動掌握的最佳嘗試，用一種簡單理解的、多數制造商都常用的語言。很多功能塊是基本的，例如，相對或肯定移動的功能塊，這在任何運動掌握系統(tǒng)中都很簡單理解。當需要增加運動的難度時，多個掌握系統(tǒng)的標準化和通用性外觀和感覺確是一個優(yōu)勢。例如，在每個各自運動停止下個運動開頭前

6、，很簡單把相對或肯定運動串在一起?？梢韵胂笠幌乱唤M簡單的運動，一個軸需要在非零速度的狀況下轉換到下個運動，在軸的整個路徑混合各個運動到一個挨次的運動。 PLCopen運動掌握定義了標準的混合操作，允許程序員用公共混合和轉換模式實現(xiàn)這個挨次運動。有一個基本的問題，當多個軸在一起運動且用數學模型掌握機械連接軸時，并不總是清晰哪些關鍵軸需要同步運動。因此，當故障發(fā)生時，運動掌握器并不總能知道哪些軸受到影響。PLCopen針對這個問題定義了一個運動組，當組中的一個軸有錯誤時，掌握器可以生成一個適當的錯誤響應。這個分組的概念允許程序員可以把留意力集中在機器所需的特定任務上，通過實施下圖所示的組狀態(tài)機，由

7、掌握器來照看該組的功能， PLCopen運動標準的第四部分包含了用于協(xié)調運動的功能塊。他們定義了一套標準化的功能塊，用于3D空間內的簡單運動掌握，包括運動轉換的功能塊。通常，這些轉換必需由廠商供應，因此，對于大多數制造商，假如運動掌握器不支持，就不能添加運動轉換功能。 這個標準現(xiàn)在創(chuàng)建了PLC、數控（CNC）機器人和運動掌握之間的一座橋梁?，F(xiàn)在可以用一種和PLC一樣的編程環(huán)境，完成一臺機器的全部掌握。這個標準使機器人、運動掌握器成為掌握系統(tǒng)的一個部分，而不是獨立系統(tǒng)。集成運動掌握和規(guī)律掌握，是現(xiàn)代機械掌握的兩個主要需求。這具有明確的優(yōu)點：在一個程序包中同時具有運動掌握和規(guī)律掌握，包括但不限于，幾乎無限制地交換規(guī)律和運動之間的數據，沒有延遲，這在傳統(tǒng)系統(tǒng)中可能限制了性能。事實上，現(xiàn)在有可能使用機器掌握器完善同步機器人與附加伺服軸，這種技藝以前只能在機器人掌握器的領域來實現(xiàn)。結論PLCopen標準的最終目標是讓掌握程序代碼完全獨立于硬件或特定制造商。當不同的硬件廠商支持相同的底層代碼和以同樣方式的運行時，程