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CODESYS SoftMotion CNC + Robotics可在符合要求的CODESYS SoftPLC系统上开发CNC数控系统和机器人多轴运动。
功能原理
· 通过库中的功能块来实现运动控制工程的编程开发
· 通过集成在 CODESYS 编程环境中的现场总线来配置驱动器
· 提前设置轴组的运动学参数
· 可以通过设备树中的驱动器变量名称创建独立于硬件驱动器的应用程序
集成的路径规划
· 支持使用符合DIN 66025（G代码）标准的3D CNC编辑器和表格编辑器。
· 支持在不同坐标系下设置机器人的位置坐标。
· 支持使用IEC 61131-3国际标准编程语言在控制器的Runtime系统中开发CNC运动、机器人运动或其他运动控制任务
· 支持在 CODESYS Visualization 中在线编辑CNC程序
CODESYS SoftMotion CNC+Robotics的典型应用
· 作为 CODESYS 一个功能强大的软件附加组件，具有非常强的实时性（推荐FPU）
· 最终用户（例如，在金属和木工机床中）可以开发高精度运动控制。
· 集成的机器人模型包括SCARA，Tripod和码垛机器人常用于装配和搬运生产线
CODESYS SoftMotion CNC + Robotics在CODESYS编程环境实现以下扩展
· 库中包含各式各样的功能块，比如有CNC路径预处理功能块、用于机器人轴组开发的运动学转换功能块
· 配套功能块的可视化模板
· 在 CODESYS 编程环境中有相关功能块的示例和模板，使用IEC 61131-3开发CNC，机器人和运动控制工程。
· 提供符合DIN 66025（G-Code）的3D CNC编辑器
· 现场总线配置界面中包含轴、伺服驱动器、步进驱动器和编码器的配置
· 适用于不同运动系统的轴组配置器（可针对个性化运动学需求进行定制）
· 简易的单轴调试选项（“在线配置模式”），无需任何IEC 61131-3代码即可实现单轴的控制测试。
CNC功能库的应用范围
· 解码器，用于G代码转换以进行下一步运算处理
· 支持在G代码中的编写子程序和表达式
· 限制器，用于限制一个或多个轴的速度和加速度的动态值
· 路径改变时的速度测试功能块
· 用于根据速度曲线计算路径点的插补器（包含用于控制齿轮前进和后退的双向插补器）
· 插补器重载
· 坐标系转换功能块(例如: SMC_ScaleQueue3D和 SMC_CoordinateTransformation3D)
用于路径预处理和调整的辅助功能块
· 平面刀具补偿
· 圆角（带有圆弧）和圆角平滑（带有三阶和五阶样条曲线）
· 防止回路交叉
· 动态限制
· 极限范围测试
· 路径移动和曲线移动的拐角限制
· 定义每个轴的速度和加速度
运动学转换功能块（包括逆解）
· 2D/3D Portal系统
· 包含定向轴和刀具偏移的Portal系统
· 带皮带驱动的Portal系统（H-portals和T-portals）
· 极性转换
· 2/3臂的SCARA机器人
· Bipod机器人
· 有线性和关节轴的Tripod机器人
· 5轴设备，附加旋转和翻倒工具的3轴Portal
· 4轴码垛机器人
· 6轴自由关节机器人
· 用于从文件读取和处理CNC路径的功能块（在外部创建和处理路径）
· 梯形速度模式/ S形/二次方程式（加加速度限制）/ quad_tic_smooth（带有加加速度限制的二次连续曲线）
· 各种形式的预定义缓存区
· 里程表功能
· 参数化3D坐标系转换（包括反变换）
· 计算坐标系的6个位置点
· 配套功能可视化模板，可通过CODESYS编程环境集成的可视化模板（例如，运动学转换）快速调试项目。
· 使用CODESYS HMI或CODESYS TargetVisu规划3D CNC的路径和在线创建CNC设备的可视化元素。
机器人功能库的应用范围
· “轴组”对象中包含轴组编辑器，将运动学转换及参数映射到轴组中。
· 通过PLCopen Motion Part 4（Coordinated Motion）认证的库包含各式功能的程序块
·管理性质的功能块：MC_GroupEnable / Disable / Reset / ReadError等
·运动命令相关的块：MC_MoveDirectAbsolute，MC_MoveDirectRelative，MC_MoveLinear *，MC_MoveCircular *，MC_GroupHalt，MC_GroupStop
·PTP运动时，不考虑速度和路径（MC_MoveDirect *）：将在轴空间中执行最快速度的运动。路径不变模式是指，不管运动过程发生何种变化，其路径都不会改变的运动控制。
·跟踪：MC_TrackConveyorBelt, MC_TrackRotaryTable, MC_SetDynCoordTransform
·任意坐标系中的点动模式：SMC_GroupJog
·支持不同的坐标系统：世界坐标系（WCS），机器坐标系（MCS），多个工件坐标系（PCS_1，PCS_2），工具坐标系（TCS）和轴坐标系（ACS）
·支持在具有时间等待特性的路径上执行等待模式（SMC_GroupWait）
·开放性的编程界面，支持用户选择IEC 61131-3的不同语言实现其运动学控制。
支持直接配置的机器人模型：
· 5轴gantry机器人
· 2/3轴gantry机器人
· 2/3轴 H gantry机器人
· 2/3轴T gantry机器人
· Bipod机器人
· 带有线性或旋转轴的Tripod机器人
· Polar运动学模型
· 2/3臂带有辅助轴的SCARA机器人
· 4轴码垛机器人
· 6自由关节机器人
对于一些定向运动，可以与上面列出的其他运动学模型结合使用，例如gantry机器人和tripod机器人。
具有关于方向和位置偏移的工具（6D）
SoftMotion功能库的应用范围（CODESYS SoftMotion目录）
(1) 通过PLCopen MotionControl认证的功能块，Part 1 (V1.1)：
绝对或相对运动（MC_MoveAbsolute, MC_MoveRelative）
叠加运动（MC_MoveSuperimposed）
恒速运动（MC_MoveVelocity）
支持加加速度的轮廓曲线（持续加速，可中断当前运动）
支持驱动器控制回零（(MC_Home)）
停止功能（MC_Stop）
上电功能（MC_Power）
读写参数（MC_Read/WriteParameter）
读取真实位置（MC_ReadActualPosition）
位置、速度、加速度的轮廓曲线（MC_*Profile）
(2) 通过PLCopen MotionControl认证的功能块，Part 2 (V1.0)：
探针（MC_TouchProbe, MC_AbortTrigger）
设定和移动位置(MC_SetPosition)
读取实际速度和实际扭矩(MC_ReadActualVelocity, MC_ReadActualTorque)
凸轮开关(MC_DigitalCamSwitch)
带有同步位置的电子齿轮(MC_GearInPos)
暂停（MC_Halt）
附加功能块
控制和查询静态减速度
监视阻力误差，位置窗口或最大值
测距（模数轴）
通过应用程序实现位置，速度和目标值的外部定义
功能块中的错误管理
控制器引导回零
凸轮和凸轮开关的操作
指定目标转矩的定义
调试驱动器
相对、绝对位置的过渡速度(SMC_MoveContinuousAbsolute and SMC_MoveContinuousRelative)
设定控制模式--位置、速度或扭矩
提供功能块配套的可视化模板，可通过CODESYS开发环境中集成的可视化快速调试
在线帮助中的库函数文档。
图1：使用CNC编辑器在CODESYS编程环境中创建CNC应用程序
图2：在CODESYS SCARA机器人的项目工程，包含轴组和程序块
符合DIN 66025 (G代码)标准的3D编辑器，其应用范围：
· 包含图形和文本编辑器
· 路径预处理功能（离线状态的预操作，比如设置圆角平滑）
· 路径插补（离线状态的预操作，位置，速度，加速度和加速度的曲线图）
· DXF格式的文件输入
· 文件读取和保持功能
· 编程变换路径（使用G代码旋转、移动、缩放）
· 可以用表格规划路径
· 查看程序信息（路径长度、路径的持续时间、对象编号）
G代码的命令设置：
线性插补（G1），圆弧插补（G2/G3）
等待（G4）
样条曲线的插补（G5/G10）
抛物线（G6）
顺/逆时针椭圆插补（G8/G9）
圆弧插补的平面选择（G16-G19）
条件跳转（G20）
添加/写变量（G36, G37）
工具半径补偿（G40-G42）
角度圆滑（G50, G51, G52）
坐标系转换（G53-G56）
规避回路（G60, G61）
与插补器的定时同步（G75）
绝对坐标和相对坐标（G90,G91）
位置设定（G92）
相对和绝对坐标（G98, G99）
M功能（M），路径挺杆（H）
速度和加速度定义（F,E）
使用IEC变量
支持的维度：X, Y, Z(优先插补轴)
A, B, C方向轴
P, Q, U, V, W附加轴—线性
凸轮编辑器的功能范围：
· 支持电子凸轮的图形化和数字化设计，可以使用数值来表示距离、速度、加速度和加速度
· 支持线性或多项式插值（5阶多项式）
· 支持配置挺杆及其在凸轮中的开关模式
· 关于凸轮配置中的维度、周期和连续性要求
图3：在CODESYS编程环境中使用电子凸轮创建运动控制工程
支持和驱动器连接的现场总线系统：
· EtherCAT
· CAN/CANopen
· SercosⅢ
· 虚轴驱动（用虚轴测试）
· 在PLC中使用带位置反馈的轴通过PTt控制进行位置控制（例如，带编码器反馈的变频器、带比例阀的液压轴和位置反馈）
· 逻辑轴，具有独立的偏移量和符合要求的死区补偿/实际值偏移
· 可以通过任意模拟信号配置带编码器的轴（例如，凸轮中的主轴）
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CODESYS 软件工具包是一款基于先进的.NET架构和IEC61131-3国际编程标准的、面向工业4.0及物联网应用的软件开发平台。CODESYS软件开发平台的独特优势是用户使用此单一软件工具套件就可以实现一个完整的工业自动化解决方案，即在CODESYS软件平台下可以实现：逻辑控制（PLC）、运动控制（Motion Control）及CNC控制、人机界面(HMI)、基于Web Service的网络可视化编程和远程监控、冗余控制（Redundancy）和安全控制（Safety）、以及项目开发与工程协同管理等多个目标和需求。
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