倍福运动控制技术介绍.ppt

DriveTechnology07 03 20201 自动化新技术 BECKHOFF运动控制产品介绍 IPC嵌入式PC 运动控制器 基于WindowsXP和CE的IPCEPC 2 运动控制系统基石 现场总线及I O 3 DriveTechnology07 03 20204 数字式紧凑型伺服驱动器AX20 xx 直线伺服电机ALxxxx 同步伺服电机AM2000 AM3xxx 数字式紧凑型伺服驱动器AX5xxx 适用于高动态定位任务的驱动系统 DriveTechnology07 03 20205 电机反馈 旋转变压器晶体管电路 电源100VAC 480VAC 状态显示 例如轴轴标识符或故障信息 电机反馈 Sin Cos1Vss TTL 单圈或多圈 EnDat Hiperface BiSS 24VDC控制和制动电压 8点数字量I O 例如启用 限位开关 捕获输入 故障信息 EtherCAT系统总线 直流电源 直流母线 可选的接口板用插槽 例如附加反馈 制动控制 电机温度监控 可选的重启锁定用插槽或可选的TwinSAFE安全卡 Navigationstasten 电机动力电路 执行材质鉴定 导航键 Enter Up Down AX5000 数字式紧凑型伺服驱动器 功能特点 Beckhoff运动控制 驱动解决方案AX5000 支持第三方的伺服电机 6 Beckhoff伺服调试 TcDriveManager 7 DriveTechnology07 03 20208 功能特点 Beckhoff现场总线连接 各种现场总线接口 可以轻松地集成到各种控制系统中 RS232接口 用于参数设置 和CANopen接口 控制信号 带有电气隔离 伺服准备就绪的信号 中继 设定值输入 显示器输出 数字量输入 输出 启用输入 模拟量 数字量信号接地 24VDC辅助电源电压 电源接口 用于连接外部平稳电阻 直流中间电路 电机和制动器接口 旋变信号仿真为编码器信号输出 编码器控制输入 主从功能 脉冲方向输入 反馈装置 旋转变压器 输入接口 用于高分辨率正余弦编码器或绝对值编码器等反馈装置的输入接口 AX20 xx DriveTechnology07 03 20209 AM30 xx 同步伺服电机 DriveTechnology07 03 202010 AM308x 电机达到150Nm DriveTechnology07 03 202011 具备食品级涂装的AM3000 用于食品工业的AM3000系列电机一台通过特殊涂装的标准电机具备了不锈钢电机的防护等级降低成本电机的耐热特性改变很小仅仅降低10 相比不锈钢电机最小降低 50 NEW AM30 xx DriveTechnology07 03 202012 AL38xx 直线伺服电机 Beckhoff支持的运动控制方式 DVI USB EL2521 KL2521 EL4132EL5101 EL2521 KL2521 EL7041 KL2541 EM7004 驱动 伺服电机 总线 模拟量 脉冲 步进电机 KL2531 41 EL7031 7041K EL2521 直流电机 KL2532 42 EL7332 7342 直线电机 AX5000 2000 液压轴 13 Beckhoff运动控制应用 脉冲量控制伺服系统 14 14 KL2521模块 伺服驱动器 伺服马达 编码器反馈电缆 动力电缆 CX1020NC控制器 KL2521脉冲输出模块控制伺服电机方法 Beckhoff运动控制应用 模拟量控制伺服系统 15 EL5101模块 伺服驱动器 伺服马达 动力电缆 CX1020NCI控制器 CX1020EL4132模拟量控制伺服系统 EL4132模块 10v EM70044轴接口端子模块 EM7004 2020 3 716 Beckhoff运动控制 驱动解决方案步进电机系统 17 Beckhoff运动控制 驱动解决方案直流电机系统 18 KL2532 KL2552 Beckhoff运动控制 EL7201 EtherCAT伺服电机驱动模块50VDC 4A 完备的伺服解决方案 集成旋转变压器反馈接口 可以连接带制动电机 最高驱动200W电机 ResolverExc R1 Powercontact 24V Powercontact0V ResolverSin S2 ResolverCos S1 MotorphaseU MotorphaseW Motorbrake Loadvoltage50V Loadvoltage50V ResolverExc R2 ResolverSin S4 ResolverCos S3 MotorphaseV MotorbrakeGND LoadvoltageGND LoadvoltageGND 19 一体化的伺服驱动器 直接连接电机 直接连接旋转变压器 紧凑的结构 方便进行系统整合 Beckhoff运动控制 EL7201 EtherCAT伺服电机驱动模块50VDC 4A 20 Beckhoff运动控制 驱动解决方案编码器 SSI 21 1D SSIdatainputD 5D SSIdatainputD 4CL ClockoutputCL 8CL ClockoutputCL KL5051 KL5001 Beckhoff运动控制 驱动解决方案编码器 增量式编码器 22 KL5101 Beckhoff运动控制 驱动解决方案编码器 增量式编码器 23 KL5111 KL5121 Beckhoff运动控制 驱动解决方案编码器 增量式编码器 24 KL5151 KL5152 EL5151 WindowsNT 2000 XP 现场总线接口卡驱动程序 ADS路由器 I O服务器 I O映射 PLC服务器 I O NC服务器 其它例如 凸轮等 系统管理器 ADS PLC控制 诊断功能如示波器 用户HMI 用户HMI ADS ADS TCP IP 内核模式 用户模式 ADS ADS OCX Dll OPC ADS ADS ADS ADS I O I O TwinCAT系统 实时服务器 控制软件 TwinCATTotolWindowsControlAutomationTechnology 25 PLC任务和NC任务定时地以多任务多线程独立运行 周期性地获取CPU的计算时间 WindowsNT和HMI程序 NC服务 PLC服务 在PC上一个PLC程序和NC控制的实时运行 PLC周期 例如 2ms PLC周期 在PC上运行PLC和NC NC周期 例如 1ms NC周期 NC周期 NC周期 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 例如 Beckhoff运动控制系统机制 26 逻辑运算与处理 路径规划闭环控制 位置 速度加速度控制 通用插补 同步 凸轮飞剪等 PLC PLC NCI NCI NCPTP CNC TWINCAT PCControlPLC NCPTP CNC NCPTP NCPTP Beckhoff运动控制实现方式TwinCATNCPTP NCI CNC 7 28 I O PLC NCPTP NCI CNC高度集成在一个平台中 实时性 硬实时能力 周期最小至50微秒 以及Beckhoff拥有专利的对CPU利用率的动态调整XFC100微秒的刷新周期 包含100个伺服轴 基于EtherCAT总线几乎运行于任何一个PC纯软件解决方案 无需硬件扩展 Beckhoff运动控制概览 29 TwinCATNCPTP功能 普通定位运动 PointtoPoint 电子齿轮同步数字凸轮开关凸轮轴运动叠加 合成 飞剪 TwinCATNCI功能 30 31 TwinCATNCI功能 TwinCATCNC功能 32 TwinCATCNC2020 3 733 TwinCATCNC 完整的CNC功能一个通道内最多可达32个轴的插补运动采用DIN66025编程语言坐标轴转换 TwinCATCNC功能 34 TwinCATNCPTP PLCopen功能块概览 Administrative Motion Single Axes Multiple Axes Single Axes Multiple Axes Non Interpolated MoveAbsolute Interpolated MoveAdditive MoveSuperImposed MoveContinuous MoveVelocity Home Stop Power Reset ReadStatus ReadAxisError ReadParameter WriteParameter ReadActualPosition PositionProfile VelocityProfile AccelerationProfile CamTableSelect CamIn CamOut GearIn GearOut MoveRelative Phasing 35 TwinCATNCPTP PLCopen功能块概览 MC MoveSuperimposedMC MoveVelocityMC VelocityProfileMC AccelerationProfile DiscreteMotion ContinuousMotion MC MoveAbsoluteMC MoveRelativeMC MoveAdditiveMC MoveSuperimposedMC PositionProfile Done MC MoveAbsoluteMC MoveRelativeMC MoveSuperimposedMC MoveAdditiveMC PositionProfile MC Stop MC Stop MC MoveVelocityMC VelocityProfileMC AccelerationProfile MC MoveVelocityMC VelocityProfileMC AccelerationProfile MC Power MC Stop Note1 Stopping MC MoveAbsolute MC MoveRelativeMC MoveAdditive MC PositionProfile Done Homing Done MC Home MC Stop Note1 AllFBscanbecalled althoughtheywillnotbeexecuted exceptMC ResetandError willgeneratethetransitiontoStandStillorErrorStopresp Root TaskForceMotionControlpresentationVersionFebr2002 www plcopen org 36 37 TwinCATNCPTP PLCopen功能块概览 38 TwinCATNCPTP 电子齿轮同步 线性同步耦合之后 从轴setposition couplingfactor 主轴setposition可以动态修改齿轮比使用标准的功能块 简单方便 TwinCAT电子齿轮同步 龙门钻床 39 40 TwinCAT运动控制凸轮同步 Camming主从轴之间非线性耦合凸轮设计遵循VDIguideline2143凸轮设计工具TwinCATcamdesigneditor 41 TwinCATNCPTP 凸轮设计工具 Position Velocity Acceleration 42 TwinCATNCPTP 凸轮功能块 43 ThepositionvaluesofaslavedependingonamastervalueareinterpolatedintheNC Onlysegmentpointsneeded TheintermediatepointsarecalculateddependingontheactualfunctionintheNC Positiontable MotionFunction TwinCATNCPTP 凸轮设计工具 数据表 动态修改 44 TwinCATNCPTP 飞剪 TwinCATNCPTP 飞剪功能块 45 TwinCAT系统管理器 运动控制调试配置工具 46 Beckhoff运动控制 软件示波器 47 机器人软件包 TwinCAT 07 03 202048 每个CPU的许可需要预装TwinCATNCIx86兼容PC 机器人软件包 TwinCAT TwinCAT中集成的机器人软件包提供下列性能 节省掉了额外的用于机器人控制的CPU采用TwinCAT软件来做配置 参数化和诊断 在同一系统中保持了使用上的一致性和便利性 避免了不同CPU和PLC系统 运动控制和机器人软件由于匹配合作而引起的摩擦损失与TwinCAT之间的直接接口带来了更高的性能和精度 这是多CPU系统之间复杂通讯所不能达到的 07 03 202049 支持的运动学模型 TwinCAT 笛卡尔坐标模型 H型机器人 Scara多关节装配机械手 剪型运动副 起重吊臂式运动副 二维平面平行机械手运动副 三维空间Delta机器人 07 03 202050 系统管理器中的配置 TwinCATMotionControl KinematicTransformation 例子 Delta变换 07 03 202051 运动轨迹编程 TwinCAT 运动轨迹编程可以由下列方式实现PTP点对点CamPlate电子凸轮G代码 DIN66025 TcPlcInterpolation功能库目标的位置一般用笛卡尔坐标表示 X Y Z 插补模式 G Code TcPlcInterpolation 支持不同的用户坐标系在多个传送带方向间实现同步 07 03 202052 运动路径的计算 TwinCAT 前向运动转换反向运动转换动力学模型的计算 07 03 202053 TwinCAT机器人软件包的分级 TwinCAT 级别1静态变换 包括平移和旋转级别2包含级别1主要是二维平面的变换 如H型机器人模型和二维平面平行机械手模型级别3包含级别2主要是三维空间的变换 如Delta机器人 07 03 202054 BK1120 KL2542 3 5A 50V直流电机 KL2541 5A 50V步进电机 CP6619 KL4434 KL5101伺服电机 Beckhoff运动控制应用 金属焊接系统 55 Beckhoff运动控制应用 轿车车门焊接设备 AutomotiveDoorControlsystemCP6201NCPTPrun timeEK1100EL2521TwinCATHMI 56 EK1100 EL2521 CP6201 EL2521 EL6731 Profibusmaster EtherCAT Beckhoff运动控制应用 轿车车门焊接设备 57 Beckhoff运动控制应用 立体仓库 58 CamtablesMC CamTableSelectMC CamInproductdetectionMC TouchProbeCamtableadjustmentontheflyMC CamScalingMC WriteMotionFunction Beckhoff运动控制应用 矽钢片曲线开料机 59 Beckhoff运动控制系统应用 机器人 C6350WindowsXPTwinCATNCIETHERCATEL4132 5101VisualC CammingGearing 60 CX1020 AX5000 HeidolphmotorCamtablesMC CamTableSelectMC CamInproductdetectionMC TouchProbeCamtableadjustmentontheflyMC CamScalingMC WriteMotionFunction Beckhoff运动控制系统应用 前沿送纸机器 DriveTechnology07 03 202062 叠加运动指令该指令主要用于伺服轴运动过程中进行一个点到点位置的叠加 该指令运行模式E SuperpositionMode有4种类型 1 叠加区域内 走完长度Length后 叠加位置Distance刚好走完 区域行程为Length Distance 2 叠加区域内 走完长度Length后 叠加位置Distance刚好走完 包含在Length内 区域行程为Length 3 叠加区域内 在区域行程Length Distance内 走完叠加位置Distance 3 叠加区域内 在区域行程Length 走完叠加位置Distance TwinCATNCPTP 点到点叠加运动 DriveTechnology07 03 202063 该系统指令的组合 可达到曲线叠加的效果 在systemmanager中配一个电机轴 和一个虚拟轴 通过指令可以将右图的两条曲线叠加到一起 大大提高了电子凸轮控制的灵活性 同样你仍然可以将多个虚拟轴和一个电机轴叠加在一起 实现两个以上曲线的叠加 电机轴 虚拟轴 TwinCATNCPTP 多个曲线的叠加运动 64 TwinCATNCPTP 电子齿轮同步 线性同步耦合之后 从轴setposition couplingfactor 主轴setposition使用标准的功能块 简单方便MC GearInDyn是MC GearIn的升级版 可以动态的修改电子齿轮比 电子齿轮是从机械齿轮转换过来的思路 而且更加灵活 电子齿轮是一种特