SIMOTION 軸的回零功能

1、SIMOTION 軸的回零功能條目號(hào):90719901 日期:2014-05-08 一、概述對(duì)于位置軸，輸入及顯示的相關(guān)位置是基于軸坐標(biāo)系統(tǒng)的。軸的坐標(biāo)系統(tǒng)必須與實(shí)際的機(jī)械坐標(biāo)相一致。電機(jī)軸上的編碼器通?？煞譃榻^對(duì)值編碼器及增量編碼器兩種類型。對(duì)于絕對(duì)值編碼器，在軸運(yùn)行前必須進(jìn)行一次絕對(duì)值編碼器的校正；對(duì)于增量編碼器，必須通過(guò)執(zhí)行回零運(yùn)行來(lái)確定軸的機(jī)械零坐標(biāo)?？梢酝ㄟ^(guò)編碼器的零脈沖，外部零脈沖或零點(diǎn)開(kāi)關(guān)+編碼器的零脈沖的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果需建立直接的位置參考，可以激活同步實(shí)際值功能。二、回零類型 主動(dòng)回零(Active homing對(duì)于此類型的回零，需完成一個(gè)指定的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)配置可選擇下述回零模

2、式： 通過(guò)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)及編碼器零脈沖回零(output cam and encoder zero mark 僅通過(guò)外部零脈沖回零(external zero mark only 僅通過(guò)編碼器零脈沖回零(encoder zero marker only 被動(dòng)回零(Passive homing/on-the-fly homing此類回零發(fā)生在運(yùn)動(dòng)期間，此運(yùn)動(dòng)不是由回零命令產(chǎn)生的。通過(guò)配置可選擇下述回零模式： 通過(guò)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)及編碼器零脈沖回零(output cam and encoder zero mark 僅通過(guò)外部零脈沖回零(external zero mark only 僅通過(guò)編碼器零脈沖回零(en

3、coder zero marker only 直接回零(Direct homing/setting the home position在無(wú)運(yùn)動(dòng)時(shí)設(shè)置軸的位置。相對(duì)直接回零(Relative direct homing在無(wú)運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸的實(shí)際值通過(guò)一個(gè)指定的偏移量來(lái)進(jìn)行偏移。 絕對(duì)值編碼器回零(Absolute encoder homing/absolute encoder adjustment調(diào)整絕對(duì)值編碼器零點(diǎn)。1、主動(dòng)回零(Active homing在回零期間，回零運(yùn)行按照回零命令指定的模式執(zhí)行。與回零標(biāo)志同步后零點(diǎn)位置的偏移對(duì)零點(diǎn)坐標(biāo)產(chǎn)生影響。在主動(dòng)回零時(shí)，需設(shè)定回零的方向，回零的接近速度，

4、遇到零點(diǎn)開(kāi)關(guān)后的減速度以及進(jìn)入零坐標(biāo)的速度。 回零完成后，軸完成同步其“homed ”狀態(tài)被設(shè)置。注意:從SCOUT V4.1版本后，支持使用硬件限位開(kāi)關(guān)作為回零反向點(diǎn)。(1使用回零開(kāi)關(guān)及編碼器的零脈沖方式的主動(dòng)回零(Active homing with homing回零命令執(zhí)行時(shí)軸以接近速度運(yùn)行，當(dāng)碰到回零開(kāi)關(guān)時(shí)，軸減速運(yùn)行離開(kāi)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)，運(yùn)行至下一個(gè)編碼器零脈沖?？梢栽谂渲脭?shù)據(jù)中設(shè)置編碼器零脈沖在零位開(kāi)關(guān)的前方或后方。軸與零位開(kāi)關(guān)找到后的第一個(gè)編碼器零脈沖進(jìn)行同步，然后，以回零進(jìn)入速度運(yùn)行回零的偏移量。零點(diǎn)坐標(biāo)為定義在“home position coordinate ”中的值。 圖1. 主

5、動(dòng)回零設(shè)置回零過(guò)程分為如下三個(gè)階段：階段 1軸運(yùn)行至回零開(kāi)關(guān)處軸以接近速度(Approach velocity運(yùn)行，碰到回零開(kāi)關(guān)。階段2與編碼器零脈沖同步軸以減速度(Reduced velocity運(yùn)行至增量編碼器的零脈沖。編碼器的零脈沖相對(duì)于零點(diǎn)開(kāi)關(guān)的位置可以在圖1中設(shè)置?？刂破髋c第一個(gè)檢測(cè)到的零脈沖同步。當(dāng)檢測(cè)到零脈沖時(shí)，軸被認(rèn)為同步并且軸位置被設(shè)定為“Home position coordinate- Home position offset”。階段3軸運(yùn)行至坐標(biāo)零點(diǎn)位置當(dāng)檢測(cè)到編碼器零脈沖時(shí)，軸以進(jìn)入速度(Entry velocity運(yùn)行“Home position offset”距離

6、到達(dá)坐標(biāo)零點(diǎn)。 回零過(guò)程參看圖2: 圖2. 回零過(guò)程硬件限位開(kāi)關(guān)用做零點(diǎn)開(kāi)關(guān) (V4.1 SP1后從SCOUT V4.1 SP1之后，硬件限位開(kāi)關(guān)可以用做零點(diǎn)開(kāi)關(guān)。軸回零運(yùn)行碰到限位開(kāi)關(guān)后再反向運(yùn)行到第一個(gè)編碼器零脈沖，軸不能在硬件限位開(kāi)關(guān)的方向繼續(xù)運(yùn)行。左右硬件限位開(kāi)關(guān)均可用于零點(diǎn)開(kāi)關(guān)，分別用于正向回零及反向回零，在回零期間不激活硬件限位功能?；亓銋?shù)設(shè)置如圖3所示： 圖3. 回零硬件限位開(kāi)關(guān)設(shè)置(2僅使用外部零脈沖的主動(dòng)回零回零命令起動(dòng)軸運(yùn)行至外部零脈沖。當(dāng)軸到達(dá)配置的外部零脈沖的上升沿，以進(jìn)入速度(Entry velocity運(yùn)行零點(diǎn)位置偏移量，此時(shí)的軸位置為在“Home positio

7、n coordinate”中定義的值。對(duì)于軸的外部零脈沖回零方式，外部零脈沖使用連接的數(shù)字驅(qū)動(dòng)器通過(guò) PROFIdrive 傳送，則外部零脈沖必須在驅(qū)動(dòng)中做為數(shù)字輸入量進(jìn)行配置，并且必須基于其測(cè)量編碼器，例如，在驅(qū)動(dòng)上，在ADI4/IM174上或在 C2xx 的數(shù)字量輸入上可用做外部零脈沖。連接SINAMICS 驅(qū)動(dòng)對(duì)于直接檢測(cè) SINAMICS 上的外部零脈沖信號(hào)，軸回零正的運(yùn)動(dòng)方向被同步到外部零脈沖正觸發(fā)沿，負(fù)的運(yùn)動(dòng)方向被同步到負(fù)觸發(fā)沿, 即每次在外部零脈沖的左側(cè)。通過(guò)反向信號(hào)(設(shè)置SINAMICS 參數(shù) P490 ，同步也可以在外部零脈沖的右側(cè)。在 SINAMICS 中, 編碼器零脈沖或

8、外部零脈沖的回零在參數(shù)P495中進(jìn)行設(shè)置。為了可以檢測(cè)通過(guò)PROFIdrive 連接的驅(qū)動(dòng)上的外部零點(diǎn)信號(hào)，軸上的外部零脈沖地址必須在軸的回零畫(huà)面中進(jìn)行設(shè)置。因?yàn)樵赑ROFIdrive 的報(bào)文中沒(méi)有提供驅(qū)動(dòng)TO 相關(guān)的狀態(tài)位，V4.1 SP1版本后，包含外部零脈沖狀態(tài)的附加輸入位可在軸的配置參數(shù)“incHomingEncoder.stateDriveExternalZeroMark.aviable ”中進(jìn)行配置。對(duì)于連接的驅(qū)動(dòng)器 SINAMICS ，相關(guān)的狀態(tài)位在CU 報(bào)文390 或 391的PZD2中。a. 通過(guò)在SINAMICS 中指定編碼器的外部零脈沖 圖4. 正的運(yùn)動(dòng)方向外部零脈沖回零

9、 圖5. 負(fù)的運(yùn)動(dòng)方向外部零脈沖回零設(shè)置如下： 在“Ext. zero mark signal from drive available”中選擇“No ”。 在軸的相關(guān)驅(qū)動(dòng)中設(shè)置外部零脈沖輸入，在此設(shè)置 p495.0=1 DI9。 圖6. 外部零脈沖的設(shè)置DI/DO9 在此用做外部零脈沖。在 SINAMICS 中，用做外部零脈沖的信號(hào)必須連接到CU 的(DI 9 - 11 或 13 - 15。 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向確定外部零點(diǎn)脈沖：SINAMICS 正向運(yùn)行時(shí)僅對(duì)應(yīng)于零脈沖的上升沿。SINAMICS負(fù)向運(yùn)行時(shí)僅對(duì)應(yīng)于零脈沖的下降沿。數(shù)字量如需反向在CU 中進(jìn)行設(shè)置。 圖7. 數(shù)字量反向設(shè)置b. 通過(guò)

10、驅(qū)動(dòng)器 SINAMICS CU報(bào)文390 或 391的PZD2，編碼器的外部零脈沖 在此設(shè)置 CU 報(bào)文390，如果使用DI0做為編碼器的外部零脈沖，則其地址為298.0， 在回零設(shè)置畫(huà)面中設(shè)置用于外部零脈沖的地址 圖8. 外部零脈沖回零設(shè)置OnBoard C2x0對(duì)于使用本機(jī)的輸入點(diǎn)做為編碼器的外部零脈沖時(shí)只允許上升沿。注意：- 旋轉(zhuǎn)變壓器的編碼器極對(duì)數(shù)大于1時(shí)可使用“Only homing with a homing output cam and an encoder zero mark”的回零方式。(3僅通過(guò)編碼器零脈沖的主動(dòng)回零 (無(wú)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)當(dāng)沒(méi)有零點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，例如：軸在行程范圍內(nèi)編碼器

11、只有一個(gè)零脈沖信號(hào)的情況?；亓忝钍馆S運(yùn)行至編碼器的零脈沖標(biāo)記處。檢測(cè)到編碼器零脈沖后，軸以進(jìn)入速度運(yùn)行零點(diǎn)偏移位置后將此位置設(shè)置為零點(diǎn)坐標(biāo)。 圖9. 編碼器零脈沖回零設(shè)置回零時(shí)反向開(kāi)關(guān)的作用 (V4.1 SP1版本之后僅在主動(dòng)回零期間，反向開(kāi)關(guān)可用于回零過(guò)程中的反向運(yùn)行。反向開(kāi)關(guān)可被配置為兩個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)。左邊的反向開(kāi)關(guān)及右邊的反向開(kāi)關(guān)可被單獨(dú)配置及激活。反向開(kāi)關(guān)可在軸上定義，不能在編碼器上定義。下圖為基于開(kāi)始位置點(diǎn)的回零順序: 圖10. 回零反向開(kāi)關(guān)作用示例回零設(shè)置為：反方向回零1 開(kāi)始點(diǎn)位于零點(diǎn)開(kāi)關(guān)的前方2 軸位于零點(diǎn)開(kāi)關(guān)處系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)到此情況，軸沿回零接近的反方向運(yùn)行離開(kāi)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)，之

12、后再按照正常的回零順序完成回零運(yùn)行。3 軸位于零點(diǎn)開(kāi)關(guān)的后面，即左側(cè)。如果按照回零方向?yàn)榉聪虻幕亓阍O(shè)置開(kāi)始找零點(diǎn)時(shí)，當(dāng)軸運(yùn)行至左側(cè)反向開(kāi)關(guān)時(shí)則軸反向運(yùn)行并且運(yùn)行離開(kāi)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)，之后再按照正常的回零順序完成回零運(yùn)行?？蓪⒂布尬婚_(kāi)關(guān)定義為反向開(kāi)關(guān)。在這種情況下，在回零期間不激活硬件限位開(kāi)關(guān)的限位功能。 反向開(kāi)關(guān)可通過(guò)軸的配置參數(shù)“typeOfAxis.homing.reverseCamPositive andtypeOfAxis.homing.reverseCamNegative ”進(jìn)行設(shè)置。 圖11. 回零反向開(kāi)設(shè)置僅在一個(gè)方向回零(V4.1 SP1之后在 V4.0時(shí)，在配置參數(shù)“typeOfA

13、xis.homing.direction ”中可設(shè)置回零方向但沒(méi)有回零反向開(kāi)關(guān)的設(shè)置。 圖12. V4.0回零設(shè)置在V4.1中在Homing procedure中可以設(shè)置為“Only positive direction”后，與V4.0相同： 圖13. V4.1回零設(shè)置圖14為一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸不允許反向的示例： 圖14. 只能在一個(gè)方向回零示例示例回零設(shè)置為：正方向回零（右側(cè)）1 開(kāi)始點(diǎn)位于零點(diǎn)開(kāi)關(guān)前方在模態(tài)長(zhǎng)度中可找到回零開(kāi)關(guān)。2 軸位于零點(diǎn)開(kāi)關(guān)處系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)到此情況，軸按照設(shè)置的接近方向運(yùn)行在下一次碰到零點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)完成回零，回零運(yùn)行可能超過(guò)軸的模態(tài)長(zhǎng)度。2、被動(dòng)回零(Passive homing/

14、on-the-fly homing在被動(dòng)回零時(shí)，執(zhí)行被動(dòng)回零命令后通過(guò)一個(gè)運(yùn)動(dòng)命令運(yùn)行軸時(shí)，按照設(shè)定的回零模式完成回零。在相關(guān)的運(yùn)動(dòng)指令中的位置控制模式下才可以使用被動(dòng)回零。不能使用零點(diǎn)位置偏移量。當(dāng)軸檢測(cè)到零點(diǎn)信號(hào)后發(fā)出回零完成狀態(tài)信號(hào)?；亓闼俣?，減速度及進(jìn)入速度在被動(dòng)回零中沒(méi)用。 圖15. 被動(dòng)回零設(shè)置回零模式的設(shè)置：(1默認(rèn)設(shè)置回零模式基于編碼器的類型由系統(tǒng)進(jìn)行定義： 增量編碼器 sin/cos encoders, TTL encoders, 或 resolvers ，通過(guò)編碼器零脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)回零。 絕對(duì)值編碼器 Endat 通過(guò)外部編碼器零脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)回零。(2通過(guò)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)及編碼器零脈沖的

15、被動(dòng)回零(Passive homing with homing output cam and encoder zero mark mode一旦檢測(cè)到零點(diǎn)開(kāi)關(guān)，檢測(cè)下一個(gè)編碼器的零脈沖，當(dāng)檢測(cè)到編碼器的零脈沖時(shí)將當(dāng)前位置設(shè)置為軸的零點(diǎn)位置坐標(biāo)，發(fā)出已回零的狀態(tài)信號(hào)。(3僅通過(guò)外部零脈沖的被動(dòng)回零(Passive homing with external zero mark only一旦檢測(cè)到外部零點(diǎn)開(kāi)關(guān)，將當(dāng)前位置設(shè)置為軸的零點(diǎn)位置坐標(biāo)，發(fā)出已回零的狀態(tài)信號(hào)。(4僅通過(guò)編碼器零脈沖的被動(dòng)回零(Passive homing with encoder zero mark only回零不使用零點(diǎn)開(kāi)關(guān)，

16、例如：在軸的整個(gè)運(yùn)行范圍中，編碼器僅有一個(gè)零點(diǎn)脈沖信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到零點(diǎn)脈沖信號(hào)時(shí)，將當(dāng)前位置設(shè)置為軸的零點(diǎn)位置坐標(biāo)，發(fā)出已回零的狀態(tài)信號(hào)。注意：對(duì)于在軸的整個(gè)運(yùn)行范圍中，軸不只產(chǎn)生一個(gè)零點(diǎn)脈沖信號(hào)的應(yīng)用中，應(yīng)使用 "homing output cam and encoder zero point" 的回零設(shè)置，以確保回零精確。當(dāng)然也可以使用 "only external zero point"的回零設(shè)置，這種回零精度會(huì)低一些。3. 直接回零/設(shè)置零點(diǎn)位置(Direct homing/setting the home position將軸的當(dāng)前位置設(shè)置為指定

17、的軸的零點(diǎn)位置坐標(biāo)。不能使用零點(diǎn)位置偏移，不需要執(zhí)行軸的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)執(zhí)行回零命令后，發(fā)出已回零的狀態(tài)信號(hào)。 軸回零的參數(shù)設(shè)置對(duì)于此種回零方式無(wú)用。軸的零點(diǎn)坐標(biāo)在回零命令中設(shè)置。 4. 相對(duì)直接回零/零點(diǎn)位置的相對(duì)設(shè)置(Relative direct homing/relative setting of home position (V3.2及以上將軸的當(dāng)前位置偏移零點(diǎn)位置坐標(biāo)中的設(shè)定值，在此情況下，設(shè)置的零點(diǎn)位置坐標(biāo)作為偏移量。當(dāng)軸運(yùn)行中也可以使用此種回零方式。軸回零的參數(shù)設(shè)置對(duì)于此種回零方式無(wú)用。軸的零點(diǎn)坐標(biāo)在回零命令中設(shè)置。 5對(duì)于增量編碼器需要一個(gè)新的回零過(guò)程的狀態(tài)對(duì)于增量編碼器，在下述情況

18、下，軸的已回零狀態(tài)系統(tǒng)變量“positioningstate.homed ”被復(fù)位為“No ”： 編碼器系統(tǒng)錯(cuò)誤/編碼器失敗 執(zhí)行新的回零命令 掉電 從SCOUT 中下載程序時(shí)選擇初始化所有的非掉電保持的工藝對(duì)象數(shù)據(jù)設(shè)置 對(duì)于軸配置修改后的重新下載 此軸工藝對(duì)象的重新起動(dòng)6. 絕對(duì)值編碼器回零(Absolute encoder homing / absolute encoder adjustment使用“_homing(”命令，回零模式設(shè)置為“ENABLE_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER”時(shí)，當(dāng)前軸位置被設(shè)置等于：編碼器值+ 絕對(duì)編碼器的偏移量。 圖16. 軸的零位置為編

19、碼器零位置+絕對(duì)值編碼器偏移量絕對(duì)編碼器的偏移量 (V3.2之后 可以設(shè)置做為一個(gè)附加值或絕對(duì)值。絕對(duì)值編碼器的偏移量被保存在 NV RAM 中并且直到下次絕對(duì)值編碼器調(diào)整之前一直有效。 當(dāng)調(diào)試控制器時(shí)，此功能必須被執(zhí)行一次。在回零配置畫(huà)面中可設(shè)置偏移量： 圖17. 絕對(duì)值編碼器偏移總的偏移量可通過(guò)設(shè)置： absHomingEncoder.setOffsetOfAbsoluteEncoder 及 absshift 配置數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)置一個(gè)附加的偏移量設(shè)置“absHomingEncoder.setOffsetOfAbsoluteEncoder=RELATIVE” (默認(rèn)設(shè)置: 軸的實(shí)際值 = 編

20、碼器實(shí)際值 + (以前設(shè)置的有效偏移量 + absshift 新的偏移量 =以前設(shè)置的有效偏移量 + absshift當(dāng)調(diào)用“_homing(”命令時(shí)， “absHomingEncoder.absshift ”被疊加到當(dāng)前絕對(duì)值編碼器的偏移量中。 設(shè)置一個(gè)絕對(duì)偏移量 (V3.2之后設(shè)置“absHomingEncoder.setOffsetOfAbsoluteEncoder=ABSOLUTE ”(V3.2之后 ：當(dāng)調(diào)用“_homing(”命令時(shí)， “absHomingEncoder.absshift ”被設(shè)置為絕對(duì)值編碼器的偏移量。 軸的實(shí)際值 = 編碼器實(shí)際值 + absshift 示例:當(dāng)實(shí)

21、際編碼器位置值= 100.000，絕對(duì)偏移：absshift = 5.000第一次執(zhí)行“_homing(”命令： 位置 = 105.000第二次執(zhí)行“_homing(”命令：位置= 105.000absshift = 7.000第三次執(zhí)行“_homing(”命令：位置= 107.000設(shè)置軸至預(yù)定義的位置 (V4.1 SP1之后當(dāng)在“_homing(”命令中設(shè)置功能參數(shù)“homingMode:=SET_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER_BY_POSITION”時(shí)，將當(dāng)前位置值設(shè)置為“homePosition ”參數(shù)中的值。絕對(duì)值編碼器的偏移量通過(guò)此值由系統(tǒng)來(lái)計(jì)算，并在系統(tǒng)變

22、量absoluteEncodern.totalOffsetValue 中顯示，此值在系統(tǒng)中做為掉電保存變量進(jìn)行保存。在“absHomingEncoder.absshift ”中的配置數(shù)據(jù)不會(huì)被改變。顯示偏移量可以讀出偏移量(V3.1之后總的偏移量在系統(tǒng)變量 absoluteEncoderx.totalOffsetValue 中顯示，此時(shí)總的偏移量激活狀態(tài)顯示在absoluteEncoderx.activationState中。此外，當(dāng)至少調(diào)用一次_homing( 命令，homingMode:=ENABLE_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER后，顯示激活狀態(tài)。絕對(duì)值編碼器調(diào)整執(zhí)

23、行下述步驟進(jìn)行絕對(duì)值編碼器的調(diào)整：(1. 不激活限位開(kāi)關(guān)，因?yàn)楫?dāng)限位開(kāi)關(guān)激活時(shí)不能進(jìn)行絕對(duì)值編碼器的調(diào)整。(2. 執(zhí)行絕對(duì)值編碼器的調(diào)整： 一旦執(zhí)行_homing(命令，homingMode:= ENABLE_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER。配置數(shù)據(jù) absHomingEncoder.absshift 被使用。(配置數(shù)據(jù) absHomingEncoder.absshift 可在線進(jìn)行修改，任何修改可立即生效 ?；?將軸移動(dòng)到設(shè)定的零點(diǎn)位置，執(zhí)行_homing(命令， homingMode:=SET_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER_BY_POSITION (V4.1 SP1 之后，將當(dāng)前 位置設(shè)置為“homePosition”中的值。絕對(duì)值編碼器的偏移量會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算，并顯示在系統(tǒng)變量 absoluteEncodern.totalOffsetValue 中，此值在系統(tǒng)中做為掉電保存變量進(jìn)行保存。 配置數(shù)據(jù)“absHomingEncoder.abssh