跟我动手学 | 使用TwinCAT NT开发第一个运动控制的项目

1. 创建运动控制项目

1. 建立一个NC轴

第一步：右键单击NC-Configuration，选择Add New Item：



第二步：编辑Task名称，点击OK可以直接使用默认名称。



第三步：右键单击Axes，选择Add New Item：



第四步：输入轴的名称，选择类型和数量，直接点“OK”，使用默认的Continuous类型。



第五步：Axis添加完成。



第六步：激活配置。



激活配置后，Axis 1 的Online页面就显示出各种内容。



然后就可以保存文件，进入下一节“初步认识调试界面”了。

2. 初步认识调试界面

·Online页面



·快捷键

这里的F1－F9，与PC键盘的功能键F1－F9是等效的，用户可以用鼠标点击界面上的按钮，也可以直接按下键盘上的对应的功能键。

·量纲

这里的速度、位置、跟随误差等，默认都是以“mm”为单位。如果关联了伺服驱动器，就表示这些参数都是根据编码器的脉冲当量“Scaling Factor”换算之后的值。

·让轴使能

点击下图左边的使能按钮“Set”，就会弹出右边的使能控制窗体：



三个勾选框分别代表“使能”、“允许正转”和“允许反转”，Override表示速度输出比例，100%表示原速输出。单击“All”，等效于勾选三个框和在Override处填写100%。

然后点击“OK”返回Online页面。



图中Enabling和Ready标记都勾中，表示使能成功了。

·点动轴正反向点动

按下电脑键盘上的F3，或者ONLINE页面的F3按钮，让NC轴正转。

按下电脑键盘上的F2，或者ONLINE页面的F2按钮，让NC轴反转。



观察上图中的位置和速度变化，大致符合预期即可。

精确的功能测试在Funtion页面操作。

·Functions页面

Function页面可以在没有任何配套的PLC程序或者HMI的情况下，让NC轴做一些常见的单轴运动。当NC轴控制实际的驱动器和电机时，在此页面令NC执行指定动作，以观察、验证轴的定位是否精确，编码器的脉冲当量设置是否正确。以及优化PID参数，使定位快而准，速度波动小。

本章只是让用户对开发运动控制项目的基本步骤有个粗略的认识，所以只尝试其中一个Function：让轴在两个位置之间往返运动，即Reversing Sequence。如图所示：



在上图中，选择Start Mode“Reversing Sequence”，依次填写位置1，速度，位置2和停顿时间，然后按“Start”，就可以看到当前位置的往复变化。这表示NC轴已经“动起来”了，可以进入下一步骤。

这个界面还有设置当前位置“Set Actual Position”，显示完成上次定位运动所用的时间“Last Time”等功能，有兴趣可以逐一尝试。

3. 编写运动控制的PLC程序

·新建程序并引用Tc2_MC2

例如，新建一个PLC程序，名为“PLC851”。编写运动控制程序之前，必须引用运动控制库Tc2_MC2：

在PLC Project的References双击，在右边窗体中选择Add Library，如图所示：



在弹出的窗体中，选择Motion/PTP/Tc2_MC2。

·建立轴变量

在PLC项目中新建全局变量文件GVL，然后建立轴变量Axis1。如图所示：



上图声明一个变量 “Axis1”，类型是AXIS_REF。

AXIS_REF是Tc2_MC2中定义的结构类型，这种类型的变量，就是为PLC中的轴变量。所有的运动控制指令（功能块Function Block），都是以轴变量为控制对象。

·编写运动控制的代码

本节只实现最简单的动作：相对定位。在任何动作之前，都要先让轴上使能。所能代码只包含两个功能块“MC_Power”（上使能）和“MC_MoveRelative”（走相对距离）。

变量声明及程序代码如下：



·存盘编译

在“PLC Project”的右键菜单中选择“Build”，编译程序，结果如下图：



上图是编译结果，如果0 Error(s)表示编译通过，Messages中的信息可以观察。

4.  PLC轴与NC轴的映射

·NC轴Link To PLC

在TwinCAT 3中，NC轴的Setting页面可以直接选择Link To PLC，如图：



单击图标，存盘并激活配置到目标系统。




2. 调试程序

1. 强制PLC变量控制Axis动作

下载PLC程序，运行。先将Enable 置TRUE，在NC轴Online中可见Ready为选中状态。然后在PLC程序中将Start置TRUE，在NC轴Online中观察位置和速度变化。



由于本例中定义的“fbMoveRel:MC_MoveRelative;”是相对运动，所以Start每次触发上升沿，Axis1都会前进360mm。

2. 映射NC轴与伺服驱动器（可选）

如果有伺服驱动器，就需要根据伺服类型，参考第4章或者第7-11章，进行硬件配置。

3. 在HMI控制Axis动作

TwinCAT 3中集成了一个小型组态软件TwinCAT PLC HMI，用户可以用来自定义调试画面。联机调试时组态画面在PC上运行，不占用控制器资源，使调试工作更加直观和高效。

利用TwinCAT PLC HMI，做个简单的画面，显示绝地位置和相对运动的距离，以及触发动作的按钮，如图所示：



·用“启动”按钮控制变量Start，用“使能”按钮控制变量Enable

·显示电机位置

Text写为：电机位置 %.1f

Text Variable选择：GVL.Axis1.NCtoPLC.ActPos

·“Ready”指示灯显示变量Ready的状态，“运动中”指示灯显示变量Busy的状态


3.Scope显示Axis1位置速度曲线

新建一个Messurement项目，选择Scope YT NC Project：



以这个模版建立的Scope项目，默认已经添加了Axis1轴的位置、速度、加速度及跟随误差的监视通道，开始记录，并在HMI点击“启动”按钮，结果如下：



end