PMAC运动控制卡初中级培训.ppt

TRAINING5/1/00,DeltaTauDataSystemsPMACTrainingCourse,深圳钧诚科技毕然PMAC简述,PMAC有多种不同的硬件版本.它们有着不同的外形结构,总线形式,输出信号及I/O端口.,我们要了解:它们之间的不同和各自的特点,以及更多,PMAC含义是ProgrammableMulti-AxisControllerPMAC有着广泛的应用场合,从微小的精密控制到几百千瓦的功率控制,PMAC简述,机器人食品加工机床印刷纸张,木材加工包装设备,装配线物流输送照相控制硅片处理自动焊接激光切割,普通PMAC控制8轴能力TurboPMAC有控制32轴能力32PLC程序,256运动程序数字信号处理器(DSP)主机控制,脱机运行多种总线形式(PCI,ISA,PC104,VME),多轴可选,PMAC简述,所有版本,不同在于,*所有的ISA版本的PMAC都已经停产,目前只有库存在售,PMAC(1),可以脱机运行上位机控制与主机总线或者串口通讯在板只能输出+/-10VDAC模拟量信号,PMAC1(PCI/ISA*)PMAC1-Lite(PCI/ISA*)PMAC1VMEPMAC1-Mini(PCI/ISA*),外形结构总线接口控制轴数和I/O能力,PMAC(2),PMAC2(PCI/ISA*)MiniPMAC2(ISA*)PMAC2-Lite(PCI/ISA*)PMAC2(PCI/ISA*)UltralitePMAC2VMEPMAC2VMEUltralitePMAC2PC/104GEOPMACDrive,所有版本,不同在于,外形结构总线接口控制轴数和I/O能力,可以脱机运行上位机控制与主机总线或者串口通讯(PC/104可选USB或以太网通讯)在板DPRAM选项在板ADC(Option12)32-bit在板I/O输出信号:模拟量(10V),PWM,脉冲信号,*所有的ISA版本的PMAC都已经停产,目前只有库存在售,可以脱机运行加强的固板软件前瞻算法,运动学算法.在板DPRAM选项在板ADC(Option12)16/32在板I/O输出信号:模拟量(10V),PWM,脉冲信号(TurboPMAC1只有10V),外形结构总线接口控制轴数和I/O能力,*所有的ISA版本的PMAC都已经停产,目前只有库存在售.,TurboPMAC,TURBOPMAC1/PMAC2(ISA*/PCI)TURBOPMAC1/PMAC2VMETURBOPMAC2(ISA*/PCI)UltraliteTURBOPMAC1/PMAC2PCILiteTURBOPMAC2VMEUltraliteUMAC(TURBOPMAC2)QMAC(TURBOPMAC2)CompactUMAC(TurboPMAC2)BrickFamilyAmplifiers(TURBOPMAC2),所有版本,不同在于:,PMAC软件工具,ResourceandSoftwareTools,网站:产品手册技术手册快速介绍例程软件设置引导PEWIN32-Pro软件包PEWINPRO主程序执行软件PMACTuningPro(调整PID环,电流环.)PMACPlotPro数据采集工具上位通讯链接库支持高级语言比如C+参数设置工具(P1,P2,TurboSetupPro)提供Step-by-Step配置PMAC/电机参数.,Website:,这是用户最主要的软件工具.借助它与控制器进行通讯,并且提供了很多有用的工具:,PMAC执行软件,给PMAC发在线指令监视位置,速度,跟随误差监视PMAC的电机,坐标系,以及全局状态监视,改变,查询PMAC变量创建运动程序/PLC程序,调试并下载到PMAC备份,恢复,校验PMAC参数,程序实时显示PMAC端口状态,1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.,绪论PMAC介绍PMAC特点与PMAC通讯故障处理输入/输出:PMAC硬件连接设置电机参数设置PMAC换相闭环安全设置基本电机运动设置坐标系计算功能PMAC运动程序编程PMAC与外部事件同步编写PLC程序编写主机通讯程序,PMAC用户手册由17个章节组成.,PMAC用户手册,PMAC软件手册由9部分组成.1.2.3.4.5.6.7.8.9.,PMAC指令JOPTO端口输出一旦定义以后,M-变量就可以进行置位,计算,判别,M9-Y:$FFC2,8,8X:1to24bitsX-memory固定点Y:1to24bitsY-memory固定点D:48bitsX-andY-memory固定点L:48bitsX-andY-memory浮点DP:32bits(XandY低16位)固定点(使用DPRAM时)F:32bits(XandY低16位)浮点(使用DPRAM时),M-变量定义类型,X:地址,偏移量,宽度,格式Y:地址,偏移量,宽度,格式偏移量起始位宽度缺省为1;可以是1,4,8,12,16,20,or24位宽格式缺省为U(无符号);可以是S(有符号),PMAC1内存地址Y:$FFC2指向JOPTOport:8inputsand8outputs,M9-Y,:$FFC2,8,8,;JOPTOportoutputword,M19-y,:$FFC2,0,8,;JOPTOportinputword,Inputs,Outputs,M-变量定义,M-变量使用M1=1;TurnonMachineOutput1M9=45;TurnonMachineOutputs1,3,4,6andturnoffMachineOutputs2,5,7,8;45=00101101binary,在PMAC软件手册中推荐详细的M变量定义M0-x:$0000,0,24;PointtoServoClockM1-Y:$FFC2,8,1;PointtoMachineOutput1M9-Y:$FFC2,8,8;PointtoMachineOutput1-8M102-Y:$C003,8,16,s;PointtoDAC1outputM197-X:$0806,0,24,s;PointtoFeedrateOverrideM120-Y:$C000,20,1;PointtoHomeFlagAxis1M172-L:$082B;Pointto#1VariableJogM1000-*;SelfReferenced(pointingtothememory;locationofitself),建议M-变量定义,数组由P变量的一组连续范围构成比如P1toP20读数组,Turboandnon-TurboPMACs均有效:P1=10;P1是下标变量P3=P(P1);相当于P3=P10X(P(P1);移动X轴基于下标变量P1的数组写数组,Turboandnon-TurboPMACs均有效:M34-L:$1001;(P1);non-TurboPMACs中P1的地址M35-Y:$BC22,0,16;(M34)non-TurboPMACs中M34的地址M34=5;相当于P1=5M35=M35+1;数组索引器加1,现在M34指向P2(间接选址)M34=6;相当于P2=6写数组,只TurboPMACs有效:P1=15;P1是下标变量P(P1)=5;相当于P15=5,数组(中级）,小测验:M-变量,怎样定义M-变量来读取机器输入2?怎样定义M-变量来读取机器输入1到8?如何机器输出1,2,and8?如何知道机器输入1,2,and8状态?何时何地定义M-变量?,双端口RAM,双端口RAM(DPRorDPRAM),应用于PMAC和主机(PC)需要同时访问和共享信息.例如当一个控制方案需要获得外部PC处理过的数据然后传送给PMAC例如需要非常快速下载位置信息到PMAC卡或者实时下载位置信息时例如需要反复,实时读取PMAC数据或状态信息时.,PMACDPRAM内存地址(中级）,DPR特征,控制面板,伺服时间固定缓冲区,后台固定缓冲区,后台可变缓冲区,ASCII输入/输出,二进制循环缓冲区,PCOMMDualPortedRAM功能特征(中级）,设置电机参数,PMAC必须准确配置参数才能正常工作(电机参数,编码器参数等),我们要学习:电机参数I-变量电机安全参数I-变量编码器转换表,设置过程可以用在线指令方式或者借助配置软件:例如P1SETUPforWindows.,PMAC电机设置,PMAC电机设置,TurboPMAC配置,电机和通道设置I-变量Ixx00Motorx激活Ixx02Motorx指令输出地址Ixx03Motorx位置反馈地址Ixx04Motorx速度反馈地址Ixx25Motorx标志信号地址Ixx29Motorx指令输出偏移Ixx69Motorx指令输出限制I900,I905,.编码器解码控制电机安全I-变量Ixx11Motorx致命跟随误差限制Ixx15Motorx限位/非正常停止时减速率(不能为0)Ixx16Motorx最大程序允许速度Ixx17Motorx最大程序允许加速度Ixx19Motorx最大JOG允许加速度,电机配置参数,电机运动和轴通道定义I-变量Ixx20MotorxJog/Home加/减速时间Ixx21MotorxJog/HomeS-曲线时间Ixx22MotorxJog速度Ixx23MotorxHoming速度浮点型参数)不可以设置为0!(不可以没有减速度)Ix16程序允许最大速度(单位:cts/msec;浮点型参数)在直线插补模式下有效(I13=0)同比于进给倍率(%的值)如果I50=1，也可以作为RAPID快速进给模式的速度,Ix17程序允许最大加速度(单位:cts/msec2;浮点型参数)只在直线插补模式下有效(I13=0)同比于进给倍率(%的值)Ix19手动/回零允许最大加速度(单位:cts/msec2;浮点型参数)优先级高于TA时间(Ix20)和TS时间(Ix21)不可以同时出现Ix20=0和Ix21=0,电机x安全变量(cont.),Ixx02:告诉PMAC，哪个寄存器用来输出指令Ixx03：告诉PMAC，电机x位置闭环的入口地址Ixx04:告诉PMAC，电机x速度闭环的入口地址Ixx10:告诉PMAC，上电时从哪里读取绝对编码器的绝对位置Ixx25:告诉PMAC，如何查找标志信号输入和放大器使能的输出Ixx81:告诉PMAC，上电时寻相位置(Halls,absoluteencoder),关键地址形式的I变量,Ix02,AMP,ENC,MOT,LINENC,LOAD,EncoderTable,X:$0720-$073F,Ix03,Ix04,D,+,-,CV,PI,位置跟随误差,指令位置,反馈位置,Ix02指令输出地址,Ix03位置环反馈地址,Ix04速度环反馈地址,DACn,DACn+1,DACLocations,Y:$C002-$C03B,+,-,速度反馈,ENCn,ENCn+1,Diagram:Ix02,Ix03,Ix04DACOutput,PositionandVelocityLoopFeedback,回零，标志信号和增量编码器必须使用同一个通道地址,Ix25电机x标志信号地址和使用方式,因为TURBOPMAC内存地址的特性,需要一个新的变量对标志位信号的模式进行指定(Ixx24),Ix25电机x标志信号地址（TURBO）(中级）,Ixx24电机x标志信号模式(forTURBO)(中级）,PMAC伺服IC变量,编码器译码:控制对输入的编码器信号进行解码(脉冲+方向;x1/x2/x4正交编码器CW/CCW.编码器捕获控制:控制如何进行硬件位置捕获触发(Index信号,标志信号，或者组合方式;高/低电平.标志信号(零点开关)选择:选择硬件位置捕捉时的标志信号的属性.(PLIMn,MLIMnorUSERn),m=servoIC#(1-9)n=channel#(1-4)forturbo(1-8)forPMAC2,TurboPMAC通过2个步骤将反馈信息工作于伺服算法中:第一步在伺服中断周期内硬件寄存器(编码器计数器,定时器,A/D寄存器)持续工作.第二步软件调用EncoderConversionTable(ECT)进行位置信息预处理.缺省ECT转换增量差分编码器信号,伺服算法,Turbo$3501$3502$3503$3504$3505.,EncoderConversionTable,增量差分编码器信号并行二进制反馈激光干涉仪反馈模拟量反馈4096正弦差分信号SSI编码器安川或三菱绝对编码器MLDTs,Nonturbo$720$721$722$723$724.$73F,编码器转换表(中级）,Y:$720,X:$720,ECT设置-NonTurbo(中级）,ExampleSetupWords:WY:$720,$00C000;1/Tentryforencoderchannel1,Contents,SourceAddress,Method,对于增量编码器,源地址必须是DSPGATE编码器计数器:,TurboPMAC编码器转换表入口,ECT设置-Turbo(中级）,Examples:I8000=$078000orwy:$3501,$078000;ECT#1assignedtoreadfromServoIC0Channel1sQuadratureSignal($078000)I8001=$078004;ECT#2(Y:$3502)readingfromServoIC0Channel2squadraturesignal.,ECT设置-Turbo(中级）,ExampleSetupWords:I8000=$078200;Y:$3501Software1/TextensionofServoIC0Channel1I8001=$078208;Y:$3502Software1/TextensionofServoIC0Channel2(UMAC),Forincrementalencoders,thesourceaddressmustbeoneoftheDSPGATEencodercounters:,UMACDSPGATEencodercounteraddress,PMAC伺服环调整,PMAC执行软件内置了一个伺服调整工具软件PMACTuningPro.,我们需要学习:需要调整哪些参数?阶跃信号调整抛物线信号调整PMACTuningPro软件使用,PMAC伺服环调整,PMACs伺服算法决定了电机和驱动器必须工作在一个特定的闭环系统中.为了达到这个要求,我们必须调整有关“PID增益”的I变量来配置这样的系统,典型P.I.D伺服环,FollowingError跟随误差,CommandedPosition指令位置,ActualPosition实际位置,=,-,P(proportionalgain比例增益)I(integralgain积分增益)D(derivativegain微分增益),典型PMAC内部PID+陷波滤波器算法,KP:ProportionalGain(Ix30)Kd:DerivativeGain(Ix31)Kvff:VelFeedforwardGain(Ix32)Ki:IntegralGain(Ix33)IM:IntegrationMode(Ix34)Kaff:AccelerationFeedforwardGain(Ix35),VelocityLoopFeedback(Usuallythesame)PositionLoopFeedback,Kvff(1-z-1),Kaff(1-2z-1+z-2),IM,Kd,KP,S,S,S,S,1,-,-,z,1,K,i,ReferencePosition,“Notch”Coefficientsn1:Ix36n2:Ix37d1:Ix38d2:Ix39,OuttoDAC,+,+,+,+,+,+,-,-,+,整定参数,Ix30-比例增益Ix31-微分增益Ix32-速度前馈Ix33-积分增益Ix34-积分模式Ix35-加速度前馈Ix68-摩擦前馈Ix69-最大DAC输出设定Ix29-DAC偏置,Ix69,Ix69设定16-bitDAC范围:1to32,767对应于放大器线性输入范围10V,缺省时Ix69=20,480对应于最大输出6.25V.Ix29校正输出偏移,设定Ix69andIx29,DELTATAUDataSystems,Inc.,指令信号,OvershootandOscillation,Cause:toolittleDamping,ortoomuchproportionalgain,Fix:IncreaseK(Ix31),DecreaseK(Ix30),d,p,POS,1/2to1/4,motorrev,Time,Note:,这个过程在系统的线性范围内进行操作,通常一个步长(astepsize)大约1/2电机转.,阶跃信号整定,DELTATAUDataSystems,Inc.,1,2,3,阶跃信号整定,POS,1/2to1/4,motorrev,SluggishResponse,Cause:ToomuchDampingor,toolittleProportional,Time,POS,1/2to1/4,motorrev,PhsicalSystemLimitation,andgaincombina,Fix:Evaluate,Time,POS,Time,CommandedPosition,1/2to1/4,motorrev,Note:,Theintentistooperatewithinthelinearrangeofthesystem.Thisisusuallyastepsizeapprox.1/2motorrev.,DELTATAUDataSystems,Inc.,5,6,抛物线信号整定,Vel,Time,Acc,Time,F.E.,Time,F.E.,Time,速度曲线,加速度曲线,Highvel/FEcorrelation,Cause:Friction,Fix:AddFrictionFeedforward(Ix68),and/orturnonintegralgain(Ix33,Ix34),Highvel/FEcorrelation,Cause:Damping,Fix:IncreaseK(Ix32),vff,DELTATAUDataSystems,Inc.,指令曲线,F.E.,Time,Negativevel/FEcorrelation,Cause:ToomuchvelFF,Fix:DecreaseK(Ix32),vff,1,2,3,4,跟随误差曲线,增大速度前馈,减小速度前馈,增大加速度前馈,增大摩擦前馈,自动整定,手动交互式整定,DAC校验,可以在PEWINPro软件菜单里调取PMACTuningProPMACTuningPRO有AUTO-TUNING自整定功能可以相对简单的调整PID滤波器.,PMACTuningPro软件,DELTATAUDataSystems,Inc.,PMACTuningPro软件提供PIDAUTO-TUNING自动调整功能，易于调整PID.TheAuto-Tuning自动调整功能是电机运动,估算响应,根据所需响应自动计算需要的增益值.PMAC的auto-tuningPID自动调整适用于从未使用过PMACExecutiveAuto-tuner的用户.出于安全,对新客户建议使电机空载，来熟悉自动调整功能.一旦掌握之后可以带负载调整.自动调整根据电机的快速运动将计算电机的动态特性然后计算电机的PID增益.如果在需要的负载方式进行自动增益，电机不能发生剧烈运动，说明不能进行自动增益调整，如果是这种情况你可以手动调整PID增益.,PMAC自整定功能,(1)校准DAC使用DACCalibration操作整定，或者采用手动调整伺服驱动器电位计,调整在DAC命令0%时输出为零,PMACAuto-Tuning步骤,DELTATAUDataSystems,Inc.,DELTATAUDataSystems,Inc.,(2)选择PMACTuningPro的PIDautoturn,会出现一对话框。选择自动定义带宽“Auto-SelectBandwidth”，确认不选择速度前馈，加速度前馈，且不作积分，按下PIDautoturning按钮，PMAC会得到一个较低的带宽值,PMAC自整定步骤,1,2,DELTATAUDataSystems,Inc.,(2b)创建PID控制器(阶跃相应)将较低的带宽值增加2或3倍，并选择0.7倍阻尼比，取消自动选择带宽，再执行重新计算增益“Re-calculateGains”.重复做阶跃响应,重新评估你的系统,PMAC自整定步骤,3,2,0.7,4,5,(3)创建PID前馈控制器(抛物线响应)选择软件或硬件积分器选择速度前馈,加速度前馈,选择重新计算Re-Calculate.重复做阶跃响应,重新评估你的系统增加带宽，选择BeginPIDautoturning按钮，不断增加带宽直到电机开始震动，再减小带宽，再做PIDautoturning,直到电机不再振动为止,PMAC自整定步骤,先使用“PositionStep”阶跃响应曲线交互设定然后进行“ParabolicVelocity”响应调整跟随误差,手动交互式整定,DELTATAUDataSystems,Inc.,PMAC指令,从本质上讲，PMAC是一种指令响应式控制卡，而不象其他控制器一样是寄存器响应式。PMAC会直接响应向其发送的ASCII字符指令。,这部分我们将学习：多种类型的PMAC指令Jog指令回零指令,1.在线指令(无存储，即刻执行的)A.电机操作(#n)#1J+#2J-B.坐标系操作(floatingpoint)优先级高于TA(Ix20)andTS(Ix21)Ix20=0andIx21=0时，该值作为手动加速度值Ix20(TA)Jog加速时间:(单位:毫秒;整数值)当Ix202000 x+500多电机轴多个电机分配同一个轴龙门结构虚拟轴坐标系下可以有轴没有真正的电机与之匹配,轴是坐标系的组成元素，通过一个比例因子和偏移量分配给一个电机。,什么是轴?,轴的类型和属性,笛卡儿直线轴:X,Y,Z,U,V,W(第二直线轴)2个或者3个轴的组合可以使2个或3个电机线性插补运动直线轴:X,Y,Z刀具半径补偿圆弧插补矩阵轴转换旋转轴:A,B,C允许位置翻转Ix27进给轴:X,Y,Z缺省,Undefineallfeedrateunit=1000msecOpenProg1ClearlinincF5;feedrate=5x2000cnt/1000msecX3;3x2000counts.Close,进给时间单位,PMAC允许X,Y,和Z轴在同一个坐标系里进行圆弧插补.PMAC以最优三次拟合方式进行分段圆弧插补.,我们需要学习:,圆弧插补,圆弧插补指令怎样指定插补平面,圆弧插补,象直线运动一样,圆弧运动也能用(F)或者(M)来指定速度.可以在不停止的情况下切换直线和圆弧运动I-变量I130时,所有的直线运动,圆弧运动都进入连续3次曲线分段拟合方式,I13指定每一段运动的时间510ms.,通用设置:1)分段时间典型值:I13=102)插补平面定义NORMALK,J,Idata(相当于G17,G18,G19)3)终点座标模式ABSINC(4)原点矢量定义模式ABS(R)INC(R)(5)圆弧方向CIRCLE1(顺时针)CIRCLE2(逆时针)(6)圆弧指令XDataYDataIDataJDataXDataYDataRDataExample:I13=10;MoveSegmentationTimeNORMALK-1;XYplaneINC;IncrementalEndPointdefinitionINC(R);IncrementalCenterVectordefinitionCIRCLE1;ClockwisecircleX20Y0I10J0;Arcmove,圆弧插补,DELTATAUDataSystems,Inc.,DELTATAUDataSystems,Inc.,PMAC圆弧插补,DELTATAUDataSystems,Inc.,0,2,4,6,8,10,12,14,16,0,2,4,6,8,10,12,14,16,;SetupanddefinitionsMotionProgramTextopenprog4clearnormalK-1rapidx1y4f5lineary13circle1x2y14i1j0linearx3circle1x4y13i0j-1lineary7circle2x7y4i3j0linearx13circle1x14y3i0j-1lineary2circle1x13y1i-1j0linearx4circle1x1y4i0j4dwell100rapidx0y0close,圆弧插补举例,提前运算(中级）,为了能混合运动和进行样条曲线拟合,必须要有程序提前运算功能.不同的运动模式,在运行之前一般有不提前,提前一条,提前2条.,所有的程序运算和分配,除了同步M-变量分配,在提前运算期间,前向运动和运动计算都在同一时间内完成.这会带来一个问题:M变量输出将比我们预计的提前.Example:LINEAR;linearmovemodeX10;moveX-axisto10X20;moveX-axisto20M1=1;turnonoutput#1X50;moveX-axisto50,M1输出将在X10运动开始时就输出了,提前运算(中级）,I11,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,time,R,Execute,Calculate,A.Twomovesahead,LINEARwithI13=0,SPLINE1,PMAC运动程序提前运算(中级）,PMAC运动程序提前运算(中级）,I11,1,2,3,4,5,1,2,3,4,time,R,Execute,Calculate,B.Onemoveahead,LINEARwithI130,CIRCLE,PVT,C.Nomovesahead,Ix92=1,RAPID,HOME,DWELL,S,I11,1,2,3,1,2,3,time,S,R,Execute,Calculate,I11,DWELL,time,I11,2a,2a,PMAC运动程序提前运算(中级）,.当程序遇到同步M变量输出时,只运算并不马上执行;而是在下一个运动开始时进行.这样的话输出就可以与运动同步Example:LINEAR;linearmovemodeX10;moveX-axisto10X20;moveX-axisto20M1=1;turnonoutput#1X50;moveX-axisto50,M1=1在X10运动开始时就进行运算,但并不执行直到X50开始运行时,M-变量同步输出(中级）,PMACPLC功能,除了运行运动程序,PMAC还可以运行PMACPLC程序.PMACPLC程序使PMAC执行一个独立于运动程序的硬件PLC任务,我们需要学习:不同类型的PLC程序PLC延时,PMACPLC,硬件PLCs任务独立于运动程序,循环运行PLCs用于:检测输入设定输出改变增益检测PMAC状态指令动作发送信息,CLOSEDELETEGATHEROPENPLC2CLEARIF(M11=1)I130=10000ELSEI130=8000ENDIFCLOSEENABLEPLC2,PLCStatements,PMACPLC类型,前台PLC(PLC0orPLCC0)处理实时中断(RTI)循环速率受I8控制用于实时性强的任务请尽可能的短!后台PLC(PLC1-31orPLCC1-31)在伺服周期间隔时间进行循环时间由下列因素影响:伺服频率电机数量和类型运动程序计算量PLC程序的大小和复杂程度,PLCTurnonMachineOutput1I5111=125*8388608/I10;Settimerto125msec,inservocyclesWHILE(I51110);WaitforcountertocountdowntozeroENDWHILEM1=0;TurnoffMachineOutput1,PLC计数器延时(中级）,DELTATAUDataSystems,Inc.,PLC计时器延时(中级）,DELTATAUDataSystems,Inc.,PMAC维护,我们需要学习:如何判别PMAC的故障,以及如何处理故障.,PMAC故障判别,PMACSoftwa