运动控制技术及解决方案 Beckhoff · plc 任务 和 nc...
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Beckhoff Beckhoff Beckhoff Beckhoff 运动控制技术及解决方案
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IPC IPC IPC IPC 嵌入式PCPCPCPC
运动控制器 --------基于Windows XP Windows XP Windows XP Windows XP 和CECECECE的IPC EPCIPC EPCIPC EPCIPC EPC
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运动控制系统基石------------现场总线及I/OI/OI/OI/O
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Windows NT, 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
ADSADS TCP/IP
内核模式
用户模式
ADSADS OCX/Dll OPC
ADS ADS ADS ADS
I/O I/O
TwinCAT 系统
实时服务器
控制软件---TwinCAT Totol Windows Control Automation Technology---TwinCAT Totol Windows Control Automation Technology---TwinCAT Totol Windows Control Automation Technology---TwinCAT Totol Windows Control Automation Technology
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� PLC PLC PLC PLC 任务 和 NC NC NC NC 任务定时地以多任务多线程独立运行
� 周期性地获取CPUCPUCPUCPU的计算时间
Windows NTWindows NTWindows NTWindows NT和 HMIHMIHMIHMI程序
NC NC NC NC 服务PLC PLC PLC PLC 服务
在PC PC PC PC 上 一个 PLC PLC PLC PLC 程序和 NC NC NC NC 控制的实时运行
PLC PLC PLC PLC 周期 ((((例如. 2ms). 2ms). 2ms). 2ms) PLC PLC PLC PLC 周期 tttt
tttt
在 PC PC PC PC 上运行 PLCPLCPLCPLC 和 NCNCNCNC
NC NC NC NC 周期 ((((例如. 1. 1. 1. 1ms)ms)ms)ms) NC NC NC NC 周期 NC NC NC NC 周期 NC NC NC NC 周期
1111msmsmsms 2222msmsmsms 3333msmsmsms 4444msmsmsms 5555msmsmsms例如....
BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff 运动控制系统机制
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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
NC I
NC I
NC PTP
CNC
TWINCAT TWINCAT TWINCAT TWINCAT ––––PC ControlPC ControlPC ControlPC ControlPLC/NC PTP/CNCPLC/NC PTP/CNCPLC/NC PTP/CNCPLC/NC PTP/CNC
NC PTP
NC PTP
BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff 运动控制实现方式TwinCAT NC PTPTwinCAT NC PTPTwinCAT NC PTPTwinCAT NC PTP,NCINCINCINCI,CNCCNCCNCCNC
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7
I/O, PLC, NC PTP, NCI/CNCI/O, PLC, NC PTP, NCI/CNCI/O, PLC, NC PTP, NCI/CNCI/O, PLC, NC PTP, 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 50505050微秒,以及 Beckhoff Beckhoff Beckhoff Beckhoff 拥有专利的
对CPUCPUCPUCPU利用率的动态调整
•XFC 100XFC 100XFC 100XFC 100微秒的刷新周期(包含 100100100100个伺服轴)���� 基于 EtherCATEtherCATEtherCATEtherCAT总线
• 几乎运行于任何一个PCPCPCPC• 纯软件解决方案 ((((无需硬件扩展 ))))
BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制概览
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTP NC PTP NC PTP NC PTP 功能
普通定位运动 (Point to Point)(Point to Point)(Point to Point)(Point to Point)
电子齿轮同步
数字凸轮开关
凸轮轴
运动叠加(合成)
飞剪
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC I NC I NC I NC I 功能
Linear, circular, helical interpolation in the main planesLook Ahead
Interpolation functions
DIN 66025 extensionSubroutine techniquesNCI function blocks from the PLC
NCI programming
IEC 61131-3PLC programming
2553 path axes + 5 auxiliary axes
Max. number of controlled axesMax. number of simultaneously interpolating per channel
TwinCAT NC IProperties
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NCI NCI NCI NCI 功能
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT CNC CNC CNC CNC 功能
Linear, circular, helical interpolation in the main planes/freely definable planesLook AheadSpline interpolationThread functions
Interpolation functions
DIN 66025 extensionHigh-level language extensionsSubroutine techniquesUser macros
CNC programmingIEC 61131-3PLC programming
255121032 path axes/spindles
Max. number of controlled axes/spindlesMax. number of controlled spindlesMax. number of independent channelsMax. number of simultaneously interpolating per channel
TwinCAT CNCProperties
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT CNC CNC CNC CNC 功能
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTP--NC PTP--NC PTP--NC PTP--PLCopenPLCopenPLCopenPLCopen 功能块概览
AdministrativeAdministrative MotionMotion
SingleAxes
MultipleAxes
SingleAxes
MultipleAxes
Non-InterpolatedMoveAbsolute
Interpolated
MoveAdditiveMoveSuperImposedMoveContinuousMoveVelocityHomeStop
PowerResetReadStatusReadAxisErrorReadParameterWriteParameterReadActualPosition
PositionProfileVelocityProfileAccelerationProfile
CamTableSelect
CamInCamOutGearInGearOut
…
MoveRelative
Phasing
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTP-NC PTP-NC PTP-NC PTP- --------PLCopenPLCopenPLCopenPLCopen 功能块概览
MC_MoveMC_MoveMC_MoveMC_MoveSuperSuperSuperSuperiiiimposedmposedmposedmposed MC_MoveMC_MoveMC_MoveMC_MoveVelocityVelocityVelocityVelocityMC_VelocityProfileMC_VelocityProfileMC_VelocityProfileMC_VelocityProfileMC_AccelerationProfileMC_AccelerationProfileMC_AccelerationProfileMC_AccelerationProfile
Discrete MotionDiscrete MotionDiscrete MotionDiscrete Motion Continuous MotionContinuous MotionContinuous MotionContinuous Motion
StandstillStandstillStandstillStandstill
MC_MC_MC_MC_Move AbsoluteMove AbsoluteMove AbsoluteMove AbsoluteMC_MC_MC_MC_Move RelativeMove RelativeMove RelativeMove RelativeMC_MoveAdditiveMC_MoveAdditiveMC_MoveAdditiveMC_MoveAdditiveMC_MC_MC_MC_MoveSuperimposedMoveSuperimposedMoveSuperimposedMoveSuperimposedMC_PositionProfileMC_PositionProfileMC_PositionProfileMC_PositionProfile
DoneDoneDoneDone
MC_MC_MC_MC_MoveAbsoluteMoveAbsoluteMoveAbsoluteMoveAbsoluteMC_MC_MC_MC_MoveRelativeMoveRelativeMoveRelativeMoveRelativeMC_MC_MC_MC_MoveSuperimposedMoveSuperimposedMoveSuperimposedMoveSuperimposedMC_MoveAdditiveMC_MoveAdditiveMC_MoveAdditiveMC_MoveAdditiveMC_PositionProfileMC_PositionProfileMC_PositionProfileMC_PositionProfile
MC_MC_MC_MC_StoStoStoStopppp MC-MC-MC-MC-StopStopStopStop
MC_MC_MC_MC_MoveVelocityMoveVelocityMoveVelocityMoveVelocityMC_VelocityProfileMC_VelocityProfileMC_VelocityProfileMC_VelocityProfileMC_AccelerationProfileMC_AccelerationProfileMC_AccelerationProfileMC_AccelerationProfile
MC_MC_MC_MC_MoveVelocityMoveVelocityMoveVelocityMoveVelocityMC_VelocityProfileMC_VelocityProfileMC_VelocityProfileMC_VelocityProfileMC_AccelerationProfileMC_AccelerationProfileMC_AccelerationProfileMC_AccelerationProfile
MC_PowerMC_PowerMC_PowerMC_PowerMC_MC_MC_MC_StopStopStopStop
Note 1Note 1Note 1Note 1
StoppStoppStoppStoppinginginging
MC_MC_MC_MC_MoveMoveMoveMoveAbsolute; MC_ Absolute; MC_ Absolute; MC_ Absolute; MC_ MoveMoveMoveMoveRelativeRelativeRelativeRelativeMC_MoveAdditive; MC_PositionProfileMC_MoveAdditive; MC_PositionProfileMC_MoveAdditive; MC_PositionProfileMC_MoveAdditive; MC_PositionProfile
DoneDoneDoneDone
HomingHomingHomingHomingDoneDoneDoneDone
MC_HMC_HMC_HMC_Hoooommmmeeee
MC-StopMC-StopMC-StopMC-StopNote 1:Note 1:Note 1:Note 1:All All All All FBsFBsFBsFBs can be called, can be called, can be called, can be called, althoughalthoughalthoughalthoughthey will notthey will notthey will notthey will not be executed, except be executed, except be executed, except be executed, except MC_MC_MC_MC_Reset Reset Reset Reset and Errorand Errorand Errorand Error–––– will will will will generate generate generate generate the transition to the transition to the transition to the transition to StandStillStandStillStandStillStandStill or or or or ErrorStop resp.ErrorStop resp.ErrorStop resp.ErrorStop resp.....
� Root: Task Force Motion Control presentation Version Febr2002 . (www.plcopen.org)
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTP-NC PTP-NC PTP-NC PTP- --------PLCopenPLCopenPLCopenPLCopen 功能块概览
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTP-NC PTP-NC PTP-NC PTP- --------电子齿轮同步
• 线性同步 耦合之后::::• 从轴 set position = coupling factorset position = coupling factorset position = coupling factorset position = coupling factor****主轴 set positionset positionset positionset position • 可以动态修改齿轮比
• 使用标准的功能块,简单方便
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TwinCAT电子齿轮同步————龙门钻床
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TwinCAT运动控制凸轮同步
CammingCammingCammingCamming
• 主从轴之间非线性耦合
• 凸轮设计遵循 VDI guideline 2143VDI guideline 2143VDI guideline 2143VDI guideline 2143 • 凸轮设计工具 TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT cam design editor cam design editor cam design editor cam design editor
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTP-NC PTP-NC PTP-NC PTP-—凸轮设计工具
PositionPositionPositionPosition
Velocity Velocity Velocity Velocity
AccelerationAccelerationAccelerationAcceleration
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTP-NC PTP-NC PTP-NC PTP-—凸轮设计工具
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The position values of a slave depending on a master value are interpolatedin the NC
Only segment points needed. The intermediate points are calculated
depending on the actual function in the NC
PositiontablePositiontablePositiontablePositiontable
Motion FunctionMotion FunctionMotion FunctionMotion Function
TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTPNC PTPNC PTPNC PTP—凸轮设计工具
数据表
动态修改
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTPNC PTPNC PTPNC PTP : 飞剪
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TwinCATTwinCATTwinCATTwinCAT NC PTPNC PTPNC PTPNC PTP : 飞剪功能块
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TwinCAT运动控制: 自动收放卷
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TwinCAT系统管理器————运动控制调试配置工具
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BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制————软件示波器
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Digital Compact Servo Drive AX20xx
Digital Compact Servo Drive
AX25xx
SynchronousServomotors AM2000/AM3xxx
Digital Compact Servo Drive
AX5xxx
BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制之驱动解决方案
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BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制————驱动解决方案AX5000AX5000AX5000AX5000
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MMMM SSSS
SSSS
SSSS SSSS SSSS SSSS SSSS
SSSS
∆∆∆∆tttt
PrecisePrecisePrecisePrecise Synchronisation (<< 1 Synchronisation (<< 1 Synchronisation (<< 1 Synchronisation (<< 1 µµµµs!) s!) s!) s!) bybybyby exactexactexactexact adjustmentadjustmentadjustmentadjustment of of of of distributeddistributeddistributeddistributed clocksclocksclocksclocks
DVI
IPC
....
BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制————基于EtherCAT EtherCAT EtherCAT EtherCAT 总线的伺服驱动AX5000AX5000AX5000AX5000
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BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制————驱动解决方案 AX5000AX5000AX5000AX5000
支持第三方的伺支持第三方的伺
服电机服电机
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� 板载多种通用接口无需额外接口
� Resolver� TTL encoder� TTL encoder with Hall effects� Sinus/Cosinus 1 Vpp
� EnDAT, single- and multi-turn� Hiperface, single- and multi-turn� BiSS, single- and multi-turn
BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制————驱动解决方案 AX5000AX5000AX5000AX5000支持多种反馈接口
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BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff伺服调试------------TcDriveManagerTcDriveManagerTcDriveManagerTcDriveManager
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BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制————驱动解决方案 步进电机系统
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BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff支持的运动控制方式
DVI/USB
EL2521/KL2521
EL4132
EL5101
EL2521/KL2521
EL7041/KL2541EM7004
驱动:::: 伺服电机((((总线,,,,模拟量,,,,脉冲),),),), 步进电机(KL2531/41,K/EL2521)(KL2531/41,K/EL2521)(KL2531/41,K/EL2521)(KL2531/41,K/EL2521) 直流电机(KL2532/42,KL2535/45)(KL2532/42,KL2535/45)(KL2532/42,KL2535/45)(KL2532/42,KL2535/45) 直线电机(AX5000/2000)(AX5000/2000)(AX5000/2000)(AX5000/2000) 液压轴
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BK1120BK1120BK1120BK1120
KL2542, 3.5A/50 V直流电机
KL2541, 5A/50 V步进电机
CP6619
KL4434, KL5101伺服电机
BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制应用————金属焊接系统
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BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制应用————轿车车门焊接设备
Automotive Door
Control systemControl systemControl systemControl system CP6201 NC PTP run-time EK1100 EL2521 TwinCAT HMI
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EK1100EK1100EK1100EK1100
EL2521
CP6201
EL2521
EL6731/Profibus master
EtherCAT
BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制应用————轿车车门焊接设备
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BeckhoffBeckhoffBeckhoffBeckhoff运动控制应用--------立体仓库
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感谢大家的时间与耐心!