XPLC006E功能簡介

XPLC006E是正運動運動控制器推出的一款多軸經(jīng)濟型EtherCAT總線運動控制器，XPLC系列運動控制器可應用于各種需要脫機或聯(lián)機運行的場合。

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XPLC006E自帶6個電機軸，最多12軸運動控制（含虛擬軸數(shù)），支持12軸直線插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設置等功能。

XPLC006E支持多任務同時運行，同時可以在PC上直接仿真運行，編程方式多種可選，支持ZDevelop軟件的Basic/PLC梯形圖/HMI組態(tài)和常用上位機軟件編程。

XPLC006E只支持EtherCAT總線軸，不支持脈沖軸和編碼器軸。采用EtherCAT總線與驅動器通訊，1ms的刷新周期。

XPLC006E支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

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→此款產(chǎn)品有XPLC004E、XPLC006E、XPLC008E三個不同軸數(shù)的型號可選。

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XPLC864E功能簡介

XPLC864E在XPLC006E的功能基礎上做了升級（即上節(jié)介紹的XPLC006E的功能都支持），部分資源空間優(yōu)于XPLC006E，使用方法基本一致，不同之處在于XPLC864E，硬件支持32點輸入、32點輸出、2個ADC、2個DAC，支持脈沖軸和總線軸混合使用，總實軸軸數(shù)為8，除了帶EtherCAT接口之外，輸出口硬件上可配置為8個軸的脈沖方向信號輸出，另帶兩路編碼器輸入，可由輸入口配置

XPLC864E支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

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XPLC系列經(jīng)濟型EtherCAT總線運動控制器支持多種編程方式，支持使用正運動技術自主研發(fā)的ZDevelop開發(fā)環(huán)境的Basic語言和PLC梯形圖，上一節(jié)講解了控制器的數(shù)據(jù)存儲，本節(jié)內容主要講解控制器的運動緩存。

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一、運動緩沖概念

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在運行運動指令時，為了防止程序堵塞，控制器提供了一個緩沖區(qū)來保存進入運動緩沖的運動緩沖隊列，把這個功能叫做運動緩沖，這樣程序就能正常向下掃描，不會堵塞。

ZMotion運動控制器具有多級的運動緩沖，如下圖。當運動緩沖開啟的時候，程序掃描識別到程序任務的第一條運動指令時，將運動指令分配到指定軸的運動緩沖區(qū)，電機開始運動，此時程序會繼續(xù)向下掃描。掃描到第二條運動指令時，再往運動緩沖區(qū)中存，且在不斷掃描存入運動指令的同時，從運動緩沖區(qū)中依次取出運動指令執(zhí)行。

MTYPE，NTYPE分別是當前運行的運動指令和第一個緩沖運動指令。任意一段程序的運動指令都可以進入任意軸的運動緩沖區(qū)，由軸號指定。每個軸的運動緩沖區(qū)都是獨立的，互不干擾。

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二、運動緩沖區(qū)緩沖原理

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程序掃描過程中，將掃描到的運動指令存入對應軸的運動緩沖區(qū)，再從運動緩沖區(qū)中按先進先出的順序，依此取出運動指令執(zhí)行。能進入運動緩沖區(qū)的指令除了運動指令之外，還包括一系列運動緩沖中輸出指令。

插補運動緩沖在主軸的運動緩沖區(qū)。

緩沖多條運動指令時，為了判斷當前運動執(zhí)行到哪一條，提供MOVE_MARK運動標號和MOVE_CURMARK當前運動標號指令查詢。MOVE_MARK運動標號每掃描一條運動指令+1；MOVE_CURMARK指令為當前運動的標號，提示當前運動到第幾條運動指令，所有運動完成后為-1。

當前運動完成后會自動執(zhí)行運動緩沖區(qū)內的下一條運動。運動指令全部執(zhí)行完后，運動緩沖區(qū)為空，或者使用CANCEL/RAPIDSTOP指令清空運動緩沖區(qū)。

如下圖，若程序中有多條運動指令，依據(jù)軸號的指示，按從上到下的順序依次掃描進運動緩沖區(qū)，按先進先出的順序依次執(zhí)行，例如軸0，第一條執(zhí)行MOVE(100)直線運動指令，可使用MTYPE指令查詢運動指令的類型，MOVE(100)執(zhí)行完成退出緩沖區(qū)，釋放緩沖空間，接著執(zhí)行下一條MOVE(150,200)直線插補指令，以此類推。

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SP運動指令會寫入運動緩存區(qū)，使用SP運動指令時(MOVESP、MOVECIRCSP等直接在運動指令后方加上SP)，SP指令的速度按SP速度參數(shù)運動，而不是SPEED速度，SP速度包含F(xiàn)ORCE_SPEED強制速度、ENDMOVE_SPEED結束速度和STRATMOVE_SPEED開始速度，設置的SP速度參數(shù)會在運動緩存區(qū)中生效。

SP指令與非SP指令的運行效果如下圖所示，MOVE(100)的速度是SPEED=100，MOVESP(100)的速度是FFORCE_SPEED=150。

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三、運動緩沖區(qū)查詢

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例如ZMC4系列及以上運動控制器每個軸可支持多達4096段運動緩沖（不同型號的控制器緩沖個數(shù)有區(qū)別，具體情況參見控制器硬件手冊說明或使用“?*max”打印查看max_movebuff參數(shù)），可以手動設置LIMIT_BUFFERED運動緩沖限制。

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每個軸的運動緩沖都是獨立的，互不干擾，且軸的緩沖區(qū)大小相同，通過指令REMAIN_BUFFER(MTYPE) AXIS(n)查看某個軸的剩余可用緩沖區(qū)的個數(shù)。

不同的運動指令占用的緩沖空間是不同的，越復雜的運動占用的運動緩沖空間越多。例如：ZMC432控制器，運動緩沖區(qū)大小為4096，緩沖區(qū)一次性可緩沖的MOVE直線插補指令和MOVECIRC圓弧插補指令個數(shù)是不同的。

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LOADED指令用于判斷軸的運動緩沖區(qū)是否為空，只讀參數(shù)，返回值0表示運動緩沖區(qū)還有指令，返回值為-1表示運動緩沖區(qū)空，一般用法為WAIT LOADED。

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四、運動緩沖區(qū)堵塞

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由于每個軸的運動緩沖空間是有限的，當掃描太多運動指令放入運動緩沖區(qū)時，多級運動緩沖區(qū)全部被塞滿，如果程序繼續(xù)掃描到更多的運動指令，程序也會被堵塞，直到運動指令依次完成并退出，運動緩沖區(qū)有了空位，運動指令才會繼續(xù)進入運動緩沖區(qū)。

例：以ZDevelopV3.10版本的仿真器為例，默認為4096個直線插補的運動緩沖，一個圓弧插補/螺旋線插補/樣條插補等插補運動會占用多個直線插補的運動緩沖。

下圖例程中顯示該控制器的運動緩沖區(qū)最多能存459條圓弧插補指令，下載程序后后打印i的值為458，表示當前FOR循環(huán)并未執(zhí)行完，程序堵塞了，下圖為直線插補指令過多導致堵塞的效果。

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下圖表示當從運動緩沖區(qū)取出部分圓弧運動指令執(zhí)行之后，緩沖區(qū)有了空間，F(xiàn)OR循環(huán)繼續(xù)執(zhí)行，并存入運動指令到運動緩沖區(qū)。指令執(zhí)行退出運動緩沖區(qū)后，只要運動緩沖區(qū)的空間夠，新的運動指令再進運動緩沖區(qū)。

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五、運動緩沖中輸出

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運動緩沖中輸出指令能進入運動緩沖區(qū)，可在運動緩沖中開啟OP口、延時、輸出參數(shù)，輸出PWM、開啟任務等，詳細指令說明參見Basic編程手冊第六章。

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1.普通輸出與運動緩沖中輸出的區(qū)別。

(1)普通輸出指令程序掃描到該行指令便執(zhí)行輸出。

(2)運動緩沖中輸出指令在程序掃描之后，將其存入運動緩沖區(qū)，運動緩沖區(qū)按先進先出的順序依此取出指令執(zhí)行，直到取出該輸出指令時才會執(zhí)行輸出。

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2.示例：對比OP和MOVE_OP的輸出效果。

RAPIDSTOP(2)

WAIT IDLE(0)

BASE(0) '選擇軸0

DPOS=0

UNITS=1000 '脈沖當量

ATYPE=1 '脈沖軸類型

SPEED=100 '速度

ACCEL=1000 '加速度

DECEL=1000 '減速度

SRAMP=100 'S曲線

TRIGGER '觸發(fā)示波器采樣

OP(0,3,$0) '關閉輸出口0-3

DELAY(100) '延時

MOVE(100)

MOVE_OP(1,ON) '運動緩沖中輸出

OP(0,ON) '普通輸出

3.例子運行效果如下圖。

延時1s之后，程序掃描到OP指令，輸出口0立即執(zhí)行輸出。

MOVE_OP把IO操作指令填入運動緩沖區(qū)，所以在運行完MOVE(100)之后，輸出口1才輸出。

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4.控制器支持的運動緩沖中輸出指令一覽表如下。

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了解了運動緩沖中輸出概念，我們可以實現(xiàn)下圖功能，隨著運動精準控制OP口開關光，使用MOVE_PWM指令調節(jié)光的能量。

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5.實現(xiàn)代碼如下，此功能需要支持直線插補、圓弧插補和PWM功能的控制器，并采用連續(xù)插補功能提升效率。

RAPIDSTOP(2) WAIT IDLE(0) BASE(0,1) '選擇運動軸號

DPOS=0,0

UNITS=1000,1000

ATYPE=1,1

SPEED=200,200

ACCEL=1000,1000

DECEL=1000,1000 '減速度設為1000

FASTDEC=10000,10000 '快減減速度設為10000

MERGE=ON, ON '開啟連續(xù)插補

SRAMP=100,100

MOVE_OP(0,OFF)

TRIGGER '開啟運動波形采集

MOVEABS(100,0) '第一段直線，空走

MOVE_OP(0,ON) '開關

MOVE_PWM(0, 1, 2000) 'PWM輸出占空比為1，頻率2K MOVEABS(400,0) '第二段直線

MOVE_PWM(0, 0.7, 2000) '調光，占空比為0.7 MOVECIRCABS(400,-200,400,-100,1) '第三段圓弧

MOVE_PWM(0, 0.5, 2000) '調光，占空比為0.5

MOVEABS(250,-200) '第四段直線

MOVE_OP(0,OFF) '關光

MOVE_DELAY(1000) '延時

MOVEABS(0,0) '第五段直線，空走回到原點 END

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6.示波器采樣運動波形如下圖。

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(1)XY模式下的平面插補軌跡如下圖。

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(2)XYZ模式下的合成軌跡如下圖：清晰看出輸出口的電平變化。

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六、運動緩沖區(qū)清空

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運動指令等執(zhí)行完便會退出運動緩沖區(qū)，進入運動緩沖區(qū)的命令全部執(zhí)行完成后，運動緩沖區(qū)為空。

用戶想要清空運動緩沖區(qū)，使用CANCEL或RAPIDSTOP指令，兩個指令都有如下四種不同的模式，區(qū)別在于，CANCEL針對單個軸，RAPIDSTOP針對所有的軸，每個軸都要一個緩沖區(qū)，互不干擾。

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1.示例：清空運動緩沖，立即停止軸。

RAPIDSTOP(2)

WAIT IDLE(0)

BASE(0,1)

DPOS=0,0

UNITS=1000,1000

ATYPE=1,1

SPEED=200,200

ACCEL=1000,1000

DECEL=1000,1000 '減速度設為1000

FASTDEC=10000,10000 '快減減速度設為10000

SRAMP=100,100

TRIGGER

MOVE(1000,500) '插補運動

DELAY(1000) '延時1秒后取消運動

RAPIDSTOP(2) '清空運動緩沖區(qū)，快速停止軸，減速度為10000

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2.示波器采樣運動波形。

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本次，正運動技術經(jīng)濟型EtherCAT運動控制器(七）：運動緩沖，就分享到這里。

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　　審核編輯：湯梓紅
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