基于PMC6496運動控制器的機械手上下料系統(tǒng)

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(luò)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。可通過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(xué)：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(yīng)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。可進行橢圓，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(yīng)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(luò)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(wù)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(fù)進行。但這樣的方式會導(dǎo)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)