一 PMC6496的特點
PMC6496運動控制器是雷賽公司在獨立式運動控制器的基礎(chǔ)上,，精心研發(fā)的一款具有PLC特點的高性能產(chǎn)品。由于其全面支持IEC61131-3標準梯形圖編程語言,，在邏輯控制上完全可以與中,、小型PLC媲美。同時,，其強大的運動控制功能更是傳統(tǒng)中,、小型PLC無法匹敵的,。
1 .PMC6496的硬件性能
圖1為PMC6496運動控制器的硬件結(jié)構(gòu)圖。
圖1 PMC6496運動控制器硬件結(jié)構(gòu)
PMC6496基于嵌入式處理器和FPGA的硬件結(jié)構(gòu),，插補算法,、脈沖信號的產(chǎn)生及加速和減速控制、I/O信號的檢測處理,，均由硬件和固件實現(xiàn),，確保了運動控制高速、高精度及系統(tǒng)穩(wěn)定,。該系列控制器可控制4個步進或伺服電機,，具有最高5MHz脈沖頻率、四軸直線插補,、兩軸圓弧插補,、連續(xù)曲線插補、S形曲線速度控制等高級功能,。通過簡單的編程即可開發(fā)出穩(wěn)定可靠的高性能連續(xù)軌跡運動控制系統(tǒng),。
除了4個電機控制端口外，還提供了豐富的I/O接口和通訊接口：光電隔離I/O接口,、擴展I/O接口,、D/A輸出、PWM輸出,、編碼器接口,、手搖脈沖發(fā)生器接口。1個網(wǎng)絡接口,、2個串行口,，可通過網(wǎng)口或串口與PC機通信；同時還可以通過串口連接其它設(shè)備,，如：手持編程器,、觸摸屏、PLC等,?？赏ㄟ^U盤接口用U盤方便地存儲文件和參數(shù)。Flash用于存儲用戶程序,、鐵電存儲器用于參數(shù)的掉電保存,。PMC6496的主要技術(shù)指標詳見表1。
表1 PMC6496控制器硬件性能
2. PMC6496的功能特性
PMC6496運動控制器運動控制性能優(yōu)異的,，工作穩(wěn)定可靠,，梯形圖編輯環(huán)境友好。其主要特點如下：
簡單易學：由于梯形圖是自動化行業(yè)工程師最熟悉的編程語言,，因此PMC6496的推出,，大大降低了運動控制器的應用門檻,，使用戶更容易上手，快速開發(fā)自己的設(shè)備,。
強大的運動控制功能：PMC6496可控制4軸步進電機或伺服電機進行4軸直線插補,，任意2軸圓弧插補，多軸連續(xù)插補,?？蛇M行橢圓，螺旋等軌跡控制,。并且,，PMC6496配置了2048段指令緩沖，有效地保證了高速軌跡運動的連續(xù)性和平滑度,。
友好的梯形圖編輯環(huán)境：全面支持IEC61131-3標準梯形圖編程語言,，支持子程序，梯形圖比較,，看門狗,，單步調(diào)試等功能，梯形圖開發(fā)更加方便快捷,。
HMI設(shè)備支持：PMC6496可與基于標準Modbus協(xié)議的人機界面進行通訊，包括：觸摸屏,、文本顯示器,、手持編程器等。用戶只需在人機界面設(shè)計時,，按相應的寄存器地址映射公式正確設(shè)置各種軟元件的Modbus地址即可,，而幾乎不需要編寫任何程序代碼。
網(wǎng)絡通訊：PMC6496是一款基于10/100M以太網(wǎng)的PLC,，可以使得梯形圖調(diào)試,、下載等在線操作更加流暢。
二 機械手上下料的運動軌跡
某客戶的生產(chǎn)線上需要使用機械手上下料,，結(jié)構(gòu)如圖2所示,。X軸執(zhí)行水平左右運動，Y軸執(zhí)行豎直上下運動,，手爪由氣缸控制執(zhí)行抓取動作,。它們的任務是將右側(cè)工裝上的工件依次抓取至左側(cè)傳送帶上。X軸原點距離傳送帶上工件放置點為W,，工裝上第一個工件距離傳送帶上工件放置點為S,，工裝上每個工件之間的距離均為L。
圖2 機械手上下料系統(tǒng)組成
通常,，大多數(shù)用戶會將X,、Y的運動軌跡確定為矩形,，即Y軸上下運動完成后X軸再水平運動，然后Y軸再次上下運動,，如此反復進行,。但這樣的方式會導致比較強烈的抖動，并且造成一定的時間浪費,。
因此,，可采用圖4所示的運動軌跡，在2個拐彎處,，X,、Y軸進行一段半徑為R的圓弧插補運動，這樣可大大減弱抖動,，且能節(jié)省時間,。A點為起始點，抓取并放置第1個工件的路徑為A→B→C→D→E→F→G→H→I→J→K,，抓取并放置第2個工件的路徑與第一個相同,，只不過A→B和F→G的距離增加了長度L，第3個,、第4個,、第5個亦然。
PMC6496支持連續(xù)插補運動,，在連續(xù)插補模式下,，速度是連續(xù)的，各插補段之間沒有加減速過程,，從而使得運動更加平滑,。運行CONTI_ENTER功能塊后進入連續(xù)插補模式，加入要求的插補運動軌跡,，使用LINE_START功能塊啟動連續(xù)插補運動,，PMC6496以連續(xù)插補模式運行完所有運動軌跡。
圖3 連續(xù)插補運動
圖4 機械手上下料運動軌跡
三 機械手上下料控制系統(tǒng)流程
繪制流程圖,，如圖5所示,。每次啟動時，將抓取次數(shù)重置為0,，抓取5次后結(jié)束,。“夾緊”和“松開”為氣缸動作。
圖5 機械手上下料流程圖
四 機械手上下料控制系統(tǒng)的程序
機械手上下料控制系統(tǒng)程序如圖6所示,。
圖6 機械手上下料程序(程序1-4節(jié))
圖6（續(xù)2） 程序5-22節(jié)
圖6（續(xù)3） 程序23-37節(jié) 圖6（續(xù)4） 程序38-49節(jié)
圖6（續(xù)4） 程序50-65節(jié)
程序中所使用的幾個關(guān)鍵運動指令功能塊為PMC6496運動庫的一部分,，解釋如下：
圖7 圓弧插補功能塊
2. MOVECIRC
描述：指定的兩軸以當前位置為圓弧起點，按已指定的終點位置,、圓心位置,、插補方向,，執(zhí)行圓弧插補運動。其功能塊如圖7所示,。
參數(shù)：
EN：BOOL類型,，使能端（Enable），指令塊的驅(qū)動輸入端,。
AXIS0：指定參與圓弧插補的第一軸,。
AXIS1：指定參與圓弧插補的第二軸。
END0：指定第一軸的圓弧終點坐標,。
END1：指定第二軸的圓弧終點坐標,。
CENTER0：指定第一軸的圓弧圓心坐標。
CENTER1：指定第二軸的圓弧圓心坐標,。
DIR：USINT（BYTE）類型,，指定圓弧插補的方向。
IFABS：指定運動模式,，0-相對運動,，1-絕對運動。
2. PMOVE
描述：指定軸按已設(shè)定的脈沖長度及方向,、起始速度,、最大運行速度、加速度,、減速度以及運動模式執(zhí)行點位運動,。其功能塊如圖8所示。
圖8 點位運動功能塊
參數(shù)：
EN：使能端（Enable）,，指令塊的驅(qū)動輸入端。
Axis：指定軸號,，范圍為0~3軸,。
POS：指定點位運動的目標位置，即脈沖數(shù),，正,、負號分別表示正方向和負方向。比如,，-10000表示負方向運動10000個脈沖的長度,。
VEL0：指定起始速度（即初速度），單位：脈沖/秒,。
VEL1：指定運行速度（即最大速度）,，單位：脈沖/秒。
ACC：指定加速度,，單位：脈沖/秒2,。
DEC：指定減速度,，單位：脈沖/秒2。
IFABS：指定運動模式,，0-相對運動,，1-絕對運動。
3.HOMEMOVE
描述：指定軸按已設(shè)定的模式,、方向,、速度執(zhí)行回原點動作?；卦c完成后,，當前坐標被清0，即視為原點（或稱零點）,。其功能塊如圖9所示,。
圖9 回原點運動功能塊
參數(shù)：
EN：使能端（Enable），指令塊的驅(qū)動輸入端,。
Axis：指定軸號,，范圍為0~3軸。
DIR：指定回原點方向,，1-正向,，0-負向。
MODE：指定回原點模式,。
EZ：只對模式4起作用,，即反找原點時，EZ信號的個數(shù),。
VEL：指定回原點速度,，單位：脈沖/秒。
4.LINE2
圖10 軸直線插補功能塊
描述：指定的兩軸按已指定的終點位置,，及運動模式執(zhí)行直線插補運動,。其功能塊如圖10所示。
參數(shù)：
EN：使能端（Enable）,，指令塊的驅(qū)動輸入端,。
Axis0：指定參與插補的第一軸，指定范圍為0~3軸,。
Axis1：指定參與插補的第二軸,，指定范圍為0~3軸。
END0：指定第一軸的目標位置,，單位：脈沖數(shù),。
END1：指定第二軸的目標位置，單位：脈沖數(shù)
VEL1：指定運行速度（即最大速度），單位：脈沖/秒,。
IFABS：指定運動模式,，0-相對運動，1-絕對運動,。
五 總結(jié)
綜上所述,，PMC6496運動控制器具有運動控制功能多、處理I/O信號能力強,、性價比高等優(yōu)點,；而且采用梯形圖編程十分簡單、方便,，很容易上手,；使用PMC6496可以輕而易舉地完成各種自動化設(shè)備的復雜運動控制。
作者簡介
趙向前 男,，工程師 2009年哈爾濱工業(yè)大學機電學院畢業(yè),，從事自動化技術(shù)研發(fā)工作。
左 力 男,，博士,，高級工程師，1998年華中理工大學機械學院畢業(yè),，從事自動化技術(shù)研發(fā)工作,。