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PMAC运动控制卡初中级培训


DELTA TAU
Data Systems, Inc.

TRAINING 5/1/00

Delta Tau Data Systems PMAC Training Course 深圳钧诚科技 毕然超 13425161265

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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:
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它们之间的不同和各自的特点

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PMAC简述

PMAC 含义是 Programmable Multi-Axis Controller
PMAC 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 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

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以及更多……

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PMAC简述

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普通PMAC控制8轴能力 Turbo PMAC有控制32轴能力 32 PLC 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
Bus 总线 门阵列芯片 DSP 芯片

机器接口 内存芯片 固件芯片

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PMAC(1)
PMAC1-Lite (PCI/ISA*) PMAC1-Mini (PCI/ISA*)

PMAC1 (PCI/ISA*) PMAC1 VME

所有版本
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不同在于
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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+/-10V DAC模拟量信号

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

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PMAC(2)
Mini PMAC2 (ISA*) PMAC2-Lite(PCI/ISA*)

PMAC2 (PCI/ISA*)

PMAC2 (PCI/ISA*)Ultralite
PMAC2 PC/104

PMAC2 VME
GEO PMAC Drive

PMAC2 VME Ultralite

所有版本

不同在于

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? ? ? ?

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)

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外形结构 总线接口 控制轴数和I/O能 力

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

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Turbo PMAC
TURBO PMAC1/PMAC2 VME TURBO PMAC1/PMAC2 PCI Lite UMAC (TURBO PMAC2) Compact UMAC (Turbo PMAC2)

TURBO PMAC1/PMAC2 (ISA*/ PCI) TURBO PMAC2 (ISA*/PCI) Ultralite TURBO PMAC2 VME Ultralite QMAC (TURBO PMAC2) Brick Family Amplifiers (TURBO PMAC2)

?
?

所有版本 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(Turbo PMAC1
只有±10V )

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不同在于: 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.

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PMAC软件工具

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Resource and Software Tools
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网站: www.deltatau.com
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
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PEWINPRO主程序 执行软件 PMAC Tuning Pro (调整 PID环,电流环...) PMAC Plot Pro 数据采集工具 支持高级语言比如 C++

上位通讯链接库
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参数设置工具 (P1, P2, Turbo Setup Pro)
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提供Step-by-Step 配置 PMAC/电机参数.

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Website: www.deltatau.com

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PMAC 执行软件

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:
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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

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PMAC 用户手册

PMAC 用户手册由17个章节组成.
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

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PMAC 软件手册
PMAC软件手册由9部分组成. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. PMAC 指令&变量摘要 PMAC I 变量详述 PMAC 在线指令详述 PMAC 编程指令详述 PMAC 数学计算功能 PMAC 寄存器 PMAC I/O 及内存地址表 PMAC 推荐 M 变量定义 PMAC 固板软件更新

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PMAC 多任务处理
PMAC是一个真正的实时多任务的计算机, 完善的任务 优先级确保所有的任务都能快速的执行

我们需要学习:
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PMAC要履行什么任务

?

PMAC 任务优先级

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PMAC 做什么

执行运动程序
? PMAC 某一时刻执行一个运动, 执行这个运动所有的 运算 ? PMAC 对即将的运动指令提前进行运算

执行 PLC 程序
? 在处理器允许的时间内尽可能快的扫描后台PLC ? PLC用在任何与运动程序异步的任务场合

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?


单字符输入/输出
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PMAC 任务优先级

每个字符占用200纳秒,最高优先级保证PMAC在字符操作时不会失 去主机的控制 缺省时无刷电机换相周期110微秒(换相操作占用3微秒 ),占用PMAC 运算能力的3% 计算新的指令位置,读入新的实际位置,差值计算输出,缺省的伺服更 新时间442微秒(更新操作占用30~60微秒),占用PMAC运算能力7%

?

换相更新
?

?

伺服环更新
?

?

实时中断(每I8+1个伺服更新周期)
? ?

运动程序准备(每当开始一个新的运动,设置一个内部标志) 使能 前台PLC0 和 PLCC0
执行PLC和PLCC 通讯响应和安全检查



?

后台任务
?

?

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PMAC 换相更新(中级)
E29-E33 for P1, I901 for P2, I7m01 for Turbo P2 注意: 需要 2 DAC 输出
DC BUS + Va

?

PMAC2 / Turbo PMAC2 能进行数字或模拟换相

?

缺省换相周期110微秒 (9KHz)
?

跳线更改( PMAC1) 软件更改( PMAC2)
?

?

PMAC1 / Turbo PMAC1 只能模拟(正弦)换相
?
PWMATOPn

PWM

PWMABOT n

PWMBTOPn PWM PWMBBOT n PWMCTOPn PWM PWMCBOT n DC BUS -

Vb

Motor 换相算法

DAC1

Vc

DAC2 Encoder Encoder AGnd

换相算法

ia measured ib measured Encoder Feedback

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PMAC 伺服更新(中级)
根据规划好的轨迹计算新的指令位置 从反馈传感器读入新的实际位置 根据差值计算指令输出

?

对于每一个闭环运动 PMAC 需要考虑:
? ?

?

? ?

指令输出 转换成 DAC ±10V 模拟量信号, 数字 PWM 信号或 者脉冲加方向信号 缺省伺服更新率 2.25kHz (442usec)
?

跳线更改( PMAC1) 软件更改( PMAC2)
?

E3-E6 for P1, I902 for P2, and I7m02 for TP2
Error PID Digital Number Servo ± 32767 Algorithm Bits Output Stage
AMP

Commanded Position

+

Actual Position

M
Enc

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PMAC 实时中断(中级)

?
?

实时中断 (RTI) 更新率由 I8 控制 (every I8+1 servo cycles per update).
?

在伺服更新后即刻进行 使能 前台PLC 0 / PLCC 0 运动程序动作规划
I5=1 or I5=3?

两部分主要任务:
? ?

所有的坐 标系都检 查了? no 坐标系程序 在运行?

yes

yes

执行 PLC0 if enabled

执行 PLCC0 if enabled

no

设置W.D 计时器
yes

中断结束

no 下一个 C.S.

no

需要 运动 计算?

yes

读取下一行代码

有运动 指令?

no

no yes 程序 结束?

yes

运动计算

执行当前行

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PMAC 后台任务(中级)

(在更高优先级任务完成后执行后台任务)
? 跟随误差限制 ? 软/硬件超程限制 ? 放大器出错报警 ? 更新看门狗计时器 ? PLC 1-31 (one at a time) ? PLCC 1-31 (one scan through all)

当所有这些功能在最低频率条件下没有得到更新,将触发看门狗硬件报警 (比如PLC死循环)
I5=2 or yes

I5=3?
no

执行下一个 PLC

执行第一个 PLCC no

执行下一个 PLCC

所有
安全检查 超差报警 出错报警 跟随误差报警 yes

PLCCs
执行完了?

重新设定看门狗 寄存器到 512 指令相应 (通讯)

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PMAC 看门狗计时器(中级)
实时中断,置位W.D 读 W.D 寄存器 后台任务经常没有事件, 因此停止更新计时器.

ES Y
NO

W.D寄存器 > 0

E SY W.D.
YES

寄存器递减计数

PMAC 算法确保 看门狗 检测25HZ 时钟信号.使得前后台任务稳定进行.

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PMAC看门狗计时器(中级)
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? ?

保证PMAC工作电源 > 4.75 V and < 5.25 V 保证时钟频率 >25 Hz
触发计时器计数 RTI 递减计数 后台管理将计数器设置成最大值 (=512)

?

欠电压 or 频率过低 将 触发看门狗报警
? ?

?
? ?

PMAC的红 LED 亮 指令输出强制为零 放大器禁能 ―FEFCO‖ 输出关 (PMAC1) ―WDO‖ 输出开 (PMAC2)

?

PMAC卡需要重新上电恢复

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PMAC看门狗计时器(中级)

No
时钟频率 > 25Hz

看门狗计时器 监测正常

Yes

关断PMAC

No
DC 电压 > 4.75

Yes

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PMAC 多任务举例(中级)
*
CT #1 #2 Servo #3 #4
PLC 0 PLC 1...

RTI

Background

CT

#1

#2 Servo

#3

#4

PLC 1 (cont.)

HK

PLC 2...

Background

CT

#1

#2 Servo

#3

#4

PLC 2 (cont.)

HK

Comm

PLC 3...

Background

*
CT #1 #2 Servo #3 #4
运动规划 ... PLC 0

本周期内 没有后台

RTI

CT

#1

#2

#3

#4
通讯 伺服中断 实时中断 RTI开始

PLC 0

PLC 3 (cont) ...

ES Y

Servo

Background
CT - Conversion Table 转换表 # n - Motor n Servo Update 伺服更新 HK – Housekeeping 资源管理

ES Y

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PMAC 硬件部分

PMAC 是一个非常灵活的控制器, 适合于各种类型的 应用场合, 各种形式的主机,放大器,电机,传感器.

我们要学习:
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什么是 PMAC‘s 用户门阵列IC PMAC‘s 连接端口

?
?

PMAC‘s 反馈能力
PMAC‘s 通讯方式

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PMAC 系统结构框图
连接端口 附件板卡, 标志信号 Dac 信号输出,I/O 编码器反馈..

硬件 (PMAC)
通讯方式
(串口, USB, 以太网, 总线) 下载/上载 参数,程序

M-变量 I-变量 定义

上位主机
(PEWin32Pro)

软件定义

电机坐标系定义

系统编程

程序结构设计 (上位界面,运动程序, PLC’s)

编程,调试

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PMAC系统结构框图
PMAC CPU Motorola 56xxx & 存储器
运动 程序


上位 主机

门阵列 电路

离散 电路

控制对象

标志信号 输入
电机

编码器

坐标系

接口 电机 寄存器 硬件 通道 输出 内存 接口 电机

在线 手动 指令

通讯接口

固板软件

放大器

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?

硬件通道包括
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详述

增量编码器输入, 指令输出,标志信号 PMAC 1 只能输出 DAC ±10V 模拟量信号 PMAC 2 可以有模拟量(±10V), 数字PWM, 脉冲信号输出

?

门阵列
?
? ?

是外部用户(电机)信号与 DSP 处理器的接口电路 每一个门阵列芯片有 4 个硬件通道 对于 PMAC, PMAC2, and MACRO 门阵列是不同的
Bus 总线
门阵列芯片 DSP 芯片

机器接口

内存芯片
固件芯片

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HOME 1-4 +LIMIT 1-4 -LIMIT 1-4 FAULT 1-4

用户门阵列 IC

(中级)
LD

AENA 1-4 EQU 1-4

SELECTABLE-FREQUENCY CLOCK INPUTS ENCODER SAMPLE SERVO PHASE DAC/ADC 160 PIN PLCC PACKAGE

DAC 1

LD

DAC 2 INPUT FLAGS
A B C

4 ANALOG OUTPUTS. 16/18 BIT RESOLUTION

LD

FLAG CONTROL ENCODER 1 OUTPUT FLAGS

DAC 3

LD

4 ENCODER INPUTS

A B C

DAC 4 ENCODER 2 DAC SHIFT REGISTERS (4) SERIAL DATA OUT
1 2 3 4

A B C

DSP-GATE
ENCODER 3

ADC SHIFT REGISTERS (4)
A B C

SERIAL DATA IN

ADC 16/18 BIT

MUX

4 ANALOG INPUTS

ENCODER 4 ANALOG CONTROL ENCODER CONTROL DIGITAL CONTROL PWM (4) REGISTERS
24-BIT DATA BUS 16-BIT ADDRESS BUS

CLOCK MUX CONTROL ACCESSORY BOARD

6 Lines

6 PWM Outputs per channel for Digital Amps and pulse & Direction Outputs for Stepper Motor

Only PMAC2 Gate Array is capable of doing PWM output.

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PMAC 1 用户门阵列ICS

(DSP GATE) 编码器功能

(中级)
ADDER

POSITION INCREMENT REGISTER

OUTPUT

4 CIRCUITS PER GATE ARRAY PHASE CLOCK

POSITION COMPARE REGISTER
(4 Compare channels are available, on channel 1 only)

EQL.

PHASE CAPTURE REGISTER
FIVE INPUTS "C" CHANNEL POSITION CAPTURE TRIGGER CONTROL DIGITAL FILTER

4 FLAGS

"HOME" CAPTURE REGISTER

A B
ENCODER INPUT 30MHz MAX. (EDGE RATE) SERVO CLOCK A/B QUAD DECODING
W/MODE CONTROL X1,X2,X4,P/D,CLK

COUNT DIRECTION

24 BIT UP/DOWN POSITION REGISTER (30 MHz MAX.)

SERVO POSITION CAPTURE REGISTER

ENCODER CLOCK 10 MHz DEFAULT 30 MHz MAX. 24 BIT DATA 4 BIT ADDRESS BUS AND DATA CONTROL

TIMER REGISTERS (2) 1/T, ENCODER PERIOD MEASUREMENT

CONTROL REGISTER
HOME FLAG & INDEX 5 INPUTS 1) ENC. ERR. 2)CAPTURE 3) EQL. 3 STATUS 16 CONTROLS

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PMAC1 结构框图
面板端口 多路复用口

显示端口

串行口

光隔I/O

机器接口 2

EPROM 128 k x 8 固件

扩充 SRAM 16 k x 24 参数存储

I/O 控制 ICs

编码器 接收

光隔 16-bit DACs

标志信号 隔离

标志信号 隔离

Standard CPU only

Option 16

扩 展

SRAM 128 k x 24 Active Memory

CPU 24-Bit 20/40/60/ 80 MHz DSP 56002

Watchdog 定时器

串行 通讯 接口

“DSPGAT E” 4Channel 伺服电路

“DSPGAT E” 4Channel 伺 服电路

光隔 16-bit DACs

机 器 接 口 1

FLASH 512k x 8 Firmware & User Backup Option 4A, 5A, 5B, 5C

ADC Port
DPRAM 8 k x 16 Interface EAROM 2kx8 Setup Storage
Standard CPU only

ADC Port

Bus Comm. Interface

Option 1

编码器 接收

比较端口

Option 2

Bus 总线接口

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PMAC2 结构框图
多路复用端口 I/O 缓存

模拟量

I/O
I/O 缓存

MACRO光缆口

串行口

显示端口 I/O 缓存

手轮接口 I/O 缓存

比较输出口
DRIVERS

8/16 12-BIT ADCs EXPANSION
Option 12/12A

EXTRA SRAM 16Kx24 PARAMETER STORAGE
Option 16

DSP GATE 2 I/O ASIC

COMMUNICATIONS

SERIAL

INTERFACE

Data & Address Busses

MACHINE PORT 4

MACHINE PORT 3

FLASH 512Kx8 FIRMWARE & USER BACKUP

DPRAM 8Kx16 INTERFACE
Option 2

BUS
COMMUNICATIONS

INTERFACE

INPUT/ OUTPUT BUFFERS
Option 1

DSP GATE1 INPUT/ OUTPUT BUFFERS

BUS PORT

MACHINE PORT 2

MACHINE PORT 1

SRAM 128Kx24 ACTIVE MEMORY

CPU 24-BIT 40/60/80 MHz DSP56002

WATCHDOG TIMER

DSP GATE1 4-Channel SERVO ASIC

DSP GATE1 4-Channel SERVO ASIC

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PMAC 附件
ACC-34AA
数字 I/O

?

PMAC 附件是 PMAC 功能的扩展和延伸
例如: 8-轴应用 4 模拟量信号输入 32 点外部 I/O

ACC-28A 模拟量输入 ACC-8D

4 Axes

ACC-8D

Amplifiers 4 Axes

JMACH1 ACC-9W Pro PEWIN Pro 软件 Acc-8D Motors

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JDISP ACC12 40?2 LCD 显 示器

JTHUMB ACC34x 32in/32 out 数字通用 I/O ACC16 拨码开关 ACC27 8in/8out 专用 IO ACC8Dopt7 Resolver Input ACC8Dopt9 Yaskawa Input ACC35 Driver for ACC 34x ACC33 Control Panel for NC JRS422 ACC26 Opto Isolated RS422 Daisy Chain PMAC’s

JOPTO ACC21S OPTO22 Racks Greyhill Racks 8 inputs 8 outputs

JPAN ACC18 ACC39

JXIO Extension Inputs

JMACH1 and JMACH2 4 DAC’s 4 Encoders 4 ?LIM 4 Home Flag 4 Amp Fault 4 Amp Enable 5V and Digital GND ±15V and AGND ACC8D

J1

J2
E 1 3 3

J3
E8

J4
1
16 E 22 E
E23

J7
J5
1 1 1

E 89

E25 24 E

JS1 JS2
17 E

J6

1
3 E19 E18

3 3 3

E0

P3
E 2 1 1

TP1

7 E

E3

E6

21 E 20 E

90 E

27 E E26

E98

3

1

E3 3

P4
75 E 74 E 80 E 79 E 78 E 77 E 76 E

PMAC1
E 88 E 87
E83 E82 81 E E84

E5 8

JEQU Outputs from position compare

JEXP ACC-24 PMAC Extension Card ACC-29 MLDT ACC-14 Parallel I/O Option 2 DP RAM ACC-49 Sanyo Absolute Encoder

J8
86 E

3 3 39 E 94 E 93 E 40 E 34 E 44 E
E38 E48

E8 2 E9 2

3

3

JEXP

JANA ACC28A 16 Bit A/D

3

3

3

73 E 72 E

51 E

53 E

65 E

92 E 91 E

E66

71 E

Data Systems,ACC34x 32in/32 out multiplexed IO Inc.

DELTA TAU JTHMB

ACC16 Thumbwheel ACC27 8in/8out dedicated IO ACC8Dopt7 Resolver Input ACC8Dopt9 Yaskawa Input ACC35 Driver for ACC 34x PMAC NC Control Panels

JMACRO ACC42 MACRO Interface for PMAC2

JHW 20-pin IDC 2 Encoders 2 PFM or PWM Channels JEQU Outputs from position compare

JMACH1, JMACH2, JMACH3, JMACH4
2 Output Channels (PWM, PFM, DAC) 2 Encoders 2 ?LIM 2 Home Flag 2 Amp Fault 2 Amp Enable 4 ADC Inputs 5V and Digital GND ACC8F, ACC8FP, ACC8E, ACC8K1, ACC8K2, ACC8T

JANA Option12 8-16 Channel 12-bit ADC

JOPTO ACC21A, 40-pin IDC to 50-pin OPTO22 32-bit Input/Output 40-pin IDC

JRS232* RS232 Communication

JDISP ACC12 40?2 LCD Display

J1

J2

J3

J4

J5

J6

J7

J8

PMAC2 LAYOUT
JEXP

*JRS422 Option 9L Opto Isolated RS422 Daisy Chain PMAC’s

JMACH12

JMACH11

JMACH10

JEXP ACC-24P2 PMAC Extension Card ACC-14 Parallel I/O ACC-49 Sanyo Absolute Encoder ACC-51 4096?Interpolator

JMACH9

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UMAC 附件

?

通用多轴控制器 (UMAC)
UMAC
?多轴应用解决方案
?MACRO 光纤, Ethernet, USB, 脱机运行 ?根据轴数和功能配置框体 ?基于3U形式的 TurboPMAC2
模拟量输入 数字 I/O

ACC-9W Pro PEWIN Pro 软件

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PMAC 反馈功能
PMAC1 ACC-8D PMAC2 ACC-8F, ACC-8A ACC-8E

反馈元件 A/B正交增量编码器 正弦编码器 (SIN/COS) 并行字反馈信号 激光干涉仪, 绝对编码器等 旋变反馈 安川绝对编码器 同步串行接口编码器 (SSI) 模拟量反馈

UMAC/Macro CPU MACRO PERI. ACC-24E2 Family ACC-24E2/24M GEO-MACRO
ACC-51M (4096x) GEO-MACRO ACC-24M ACC-14M GEO-MACRO ACC-24M ACC-82M (sigma II) GEO-MACRO

ACC-8D opt8 (256x) ACC-8D opt8 (256x) ACC-51E (4096x) ACC-51P (4096x) ACC-8A (256x) ACC-51P (4096x) ACC-14P/V ACC-14P/V ACC-14E ACC-8D opt 7 Acc-8D opt9 (sigma I) N/A ACC-36P/V (12-bit) ACC-28A (14-bit) ACC-28B (16-bit) ACC-8D opt 7 Acc-8D opt9 (sigma I) N/A ACC-36P/V (12-bit) ACC-28A (14-bit) ACC-28B (16-bit) On-Board Option 12 Built In Logic N/A ACC-49 ACC-70P ACC-8D opt7 +ACC-8E ACC-57E (sigma I) ACC-53E

ACC-36E (12-bit) DRIVES ACC-28E (16-bit) 14M, 24M ACC-59E (12-bit) ACC-24 Family ACC-69E N/A ACC-70E N/A N/A N/A N/A

磁致伸缩直线位移传感器 ACC-29 (MLDT) N/A 爱默生Control Techniques Ltd 编码器 ACC-49 三洋绝对编码器 ACC-70P 多摩川编码器

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PMAC准备

PMAC卡上的硬件跳线
?
? ? ? ? ?

卡号 ( PMAC‘s 雏菊花链结构) 总线地址和波特率设置 时钟设置 编码器输入和通用I/O设置 硬件初始化跳线 (E3 on PMAC2 and E51 in准备 PMAC) PMAC2 只有很少的跳线,大部分功能都由软件配置

* Please refer to PMAC Hardware Reference Manual

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机器接口(JMACH)连接举例

?
?

大部分通过端子板或者 DB 插头进行连接
?

JMACH 电缆最长允许36英寸(90cm) 大部分电机反馈信号是增量编码器信号 5V, ±15V and 24V DC 为 数字, 模拟, 标志, I/O 电路提供电源 电源电路与信号电路分离 超程限位报警, 放大器出错报警, 放大器使能,用户标志 ±10V DAC模拟量, 脉冲, 直接数字 PWM

建议使用双绞屏蔽线缆
?

?

电源供应
? ?

?

?

安全标志信号
? ?

?

典型放大器指令信号:
? JMACH

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通讯能力
通讯形式 串口 RS232/422 PMAC1/Turbo 标配 PMAC2/Turbo 标配 UMAC (Turbo P2) 标配 Opt9T-STD w/ NA 可选 PC104 接口 NA 标配(Acc-54E) 标配(Acc-54E) NA

Geo PMAC Brick NA NA

ISA 总线 PC104/ISA 总线 PCI 总线 USB Communications Ethernet TCP/IP/MODBUS ISA/PCI 工业总线 DeviceNet Master/Slave CanOpen Master/Slave ProfiBus Master/Slave 3U 工业总线 DeviceNet Master/Slave CanOpen Master/Slave ProfiBus Master/Slave ControlNet Slave MACRO LINK光纤通讯

停产 NA 标配 NA N/A

停产 PMAC2 PC104 标配 NA PMAC2 PC104

NA NA NA STD STD NA

NA NA NA STD STD NA

Acc-73/Acc73P Acc-73/Acc-73P

NA

NA

Acc-72E

NA

NA

NA

Ultralite

w/ Acc-5E

NA

NA

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建立通讯

?
?

即插即用 (USB and PCI) PEWIN32 安装时自动加载驱动程序 非即插即用(ISA, Serial, and Ethernet) 需要手动加载驱动程序

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PMAC 存储器地址
PMAC 有几种变量. 变量由一个字母 (I, P, Q, or M) 后 面接数字 0 to 1023 (Non Turbo) 或者0 to 8191 (Turbo) 组成. 不同类型的变量占用各自的地址.

我们需要学习:
?

什么是 I, P, Q 和 M 变量?

?
?

如何定义 M变量?
什么是 DPRAM?

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Non-Turbo PMAC 内存地址分配
X-Memory
23 16 15 87 0 23

Y-Memory
1615 87 0

$0000 $00FF $0100 $17FF $1800

内部 DSP 内存

专用运算寄存器
外部
用户缓存

RAM 后备电池

$9FFF $BC00 用户自写算法存储 $BFFF $C000 $C03F $D000 $DFFF $E000
VME Setup Registers

M-变量定义

DSP-Gate 寄存器 Dual-Ported RAM
Mailbox Registers

VME bus 寄存器 I/O 寄存器

$F000
$FFFF

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PMAC 变量及其功能

1. I-变量 (Non-Turbo 1024, Turbo 8192) ? 初始化和设置参数 ? 有固定的定义 ? 有一部分影响整个卡 ? 有一部分只针对电机 ? 有一部分只针对坐标系 ? 有一部分只针对编码器 2. P-变量 (Non-Turbo 1024, Turbo 8192) ? 通用用户变量 ? 48-bit 浮点数 ? 全局变量

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(继续)

3. Q-变量 (Non-Turbo 1024, Turbo 8192) ? 通用用户变量 ? 48-bit 浮点数 ? 座标系变量

4. M-变量 (Non-Turbo 1024, Turbo 8192)
? 提供客户有权使用内存和 I/O ? 用户定义地址, 偏移量, 宽度

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I-变量类型

开关型 ? 数值型
?
? 整型数

? 浮点数

?

地址型

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所有 PMAC 都相同的I变量
I-variable PMAC I0 - I99 Ix00 - Ix86 Ix87 – Ix99 I900-I979 硬件调整 Y:$720-Y:$73F PMAC2 I0 - I99 Ix00 – Ix86 Ix87 – Ix99 I9n0-I9n9 I900-I909 I990 – I999 Y:$720-Y:$73F TURBO PMAC I0 - I99 Ixx00-Ixx99 Isx00-Isx99 I7mn0 - I7mn9 I7m00 – I7m09* I6800-6999 I8000-I8192
* PMAC1 Turbo 硬件调整 xx-电机号 (1-32)
n – Servo IC Channel s – 设定为 5 对于1—9坐标系 设定为 6 对于10—15坐标系

通用设置 电机参数 坐标系参数 伺服IC设置 伺服时钟 MACRO IC 设置

编码器转换表
注释:

x-电机号

或坐标系号

m –Servo IC number n – Servo IC channel

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P-变量
P-变量:是用户在进行PMAC编程计算时通用 的全局变量 ? 48-bit 浮点数
? 1024

?

个从 P0 到 P1023

?

用于:
? 1.计算
?

P100=P101*(sin(45)) IF( M1!= 1 AND P10 = 0)

? 2.

软件触发

?

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继续

比如您想让一个电机循环运行一个 SIN(q) + COS(q) 的位置 轮廓 . 您有2种方式:
事先计算好每一个离散点

OR

在运行中用一个公式来运算

X1 X1.0173 X1.0343 . . X0.9824 X1

P1=0 WHILE (P1<361) P2=SIN(P1) +COS(P1) X(P2) P1=P1+1 ENDWHILE

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Q-变量
Q-变量是用户在进行PMAC编程计算时坐

?

标系内部通用的变量
?

多坐标系时可以用 Q-变量来进行管理

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Q-变量地址

Q变量在不同坐标系中的物理地址是不一样的. 可以用同一个Q变量访问不同的物理内存地址
&1 Q0 访问地址 &2 Q0 访问地址
&7 Q0 访问地址 &8 Q0 访问地址

$1400 $1600
$1580 $1780

假设我们有8个坐标系分别运行8个运动程序, 所有的程序都可以用同 一个Q变量 Q0 to Q127 而没有冗余因此不会有内存冲突

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Q-变量地址
访问地址 访问地址
访问地址 访问地址

我们也可以用不同的Q变量来访问相同的物理内存地址

&1 Q0 &2 Q512
&7 Q640 &8 Q128

$1400 $1400
$1400 $1400

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Q-变量地址
PMAC Mem Loc. $1400 ... $147F $1480 ... $14FF $1500 ... $157F $1580 ... $15FF $1600 ... $167F $1680 ... $16FF $1700 ... $177F $1780 ... $17FF Coord Sys. 1 Q0 ... Q127 Q128 ... Q255 Q256 ... Q383 Q384 ... Q511 Q512 ... Q639 Q640 ... Q767 Q768 ... Q895 Q896 ... Q1023 Coord. Coord. Sys. 2 Sys. 2 Q512 ... Q639 Q640 ... Q767 Q768 ... Q895 Q896 ... Q1023 Q0 ... Q127 Q128 ... Q255 Q256 ... Q383 Q384 ... Q511 Coord. Coord. Sys. 3 Sys. 3 Q768 ... Q895 Q896 ... Q1023 Q0 ... Q127 Q128 ... Q255 Q256 ... Q383 Q384 ... Q511 Q512 ... Q639 Q640 ... Q767 Coord. Coord. Sys. 4 Sys. 4 Q256 ... Q383 Q384 ... Q511 Q512 ... Q639 Q640 ... Q767 Q768 ... Q895 Q896 ... Q1023 Q0 ... Q127 Q128 ... Q255 Coord. Coord. Sys. 5 Sys. 5 Q896 ... Q1023 Q0 ... Q127 Q128 ... Q255 Q256 ... Q383 Q384 ... Q511 Q512 ... Q639 Q640 ... Q767 Q768 ... Q895 Coord. Coord. Sys. 6 Sys. 6 Q384 ... Q511 Q512 ... Q639 Q640 ... Q767 Q768 ... Q895 Q896 ... Q1023 Q0 ... Q127 Q128 ... Q255 Q256 ... Q383 Coord. Coord. Sys. 7 Sys. 7 Q640 ... Q767 Q768 ... Q895 Q896 ... Q1023 Q0 ... Q127 Q128 ... Q255 Q256 ... Q383 Q384 ... Q511 Q512 ... Q639 Coord. Coord. Sys. 8 Sys. 8 Q128 ... Q255 Q256 ... Q383 Q384 ... Q511 Q512 ... Q639 Q640 ... Q767 Q768 ... Q895 Q896 ... Q1023 Q0 ... Q127

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M-变量
M-变量用于访问 PMAC 内存 和 I/O 点的地址指针
M-变量没有预先定义. 用户必须自己定义,例如:
M9->Y:$FFC2,8,8 ;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

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M-变量定义类型

M9->Y:$FFC2,8,8
X: Y: 1 to 24 bits X-memory 固定点 1 to 24 bits Y-memory 固定点

D:
L: DP: F:

48 bits X- and Y-memory 固定点
48 bits X- and Y-memory 浮点 32 bits (X and Y 低16位) 固定点 (使用DPRAM时) 32 bits (X and Y 低16位) 浮点 (使用DPRAM时)

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M-变量定义

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,or 24 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 JOPTO port: 8 inputs and 8 outputs

Outputs

BIT

23

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

M9->Y:$FFC2,8,8 M19->y:$FFC2,0,8

;JOPTO port output word ;JOPTO port input word

Inputs

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建议 M-变量定义

在PMAC软件手册中推荐详细的M变量定义
M0->x:$0000,0,24 M1->Y:$FFC2,8,1 M9->Y:$FFC2,8,8 M102->Y:$C003,8,16,s M197->X:$0806,0,24,s M120->Y:$C000,20,1 M172->L:$082B ;Point to Servo Clock ;Point to Machine Output 1 ;Point to Machine Output 1-8 ;Point to DAC 1 output ;Point to Feedrate Override ;Point to Home Flag Axis 1 ;Point to #1 Variable Jog

M1000->*
M-变量使用
M1=1 M9=45

;Self Referenced (pointing to the memory
; location of itself)

;Turn on Machine Output 1 ;Turn on Machine Outputs 1,3,4,6 and turn off Machine Outputs 2,5,7,8

;45=00101101 binary

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数组(中级)
P1 = 10 P3 = P(P1) X(P(P1)) ; P1 是 下标变量 ; 相当于 P3 = P10 ; 移动X轴 基于下标变量 P1的数组 ; non-Turbo PMACs 中P1的地址 ;(M34) non-Turbo PMACs 中M34的地址 ; 相当于 P1 = 5 ; 数组索引器加 1, 现在 M34 指向 P2(间接选址 ) ; 相当于 P2 = 6

?

数组由P变量的一组连续范围构成 比如 P1 to P20

?

读数组, Turbo and non-Turbo PMACs均有效:

?
数组指针
数组索引

写数组, Turbo and non-Turbo PMACs均有效:
M34->L:$1001 ;(P1) M35->Y:$BC22,0,16 M34 = 5 M35 = M35 + 1 M34 = 6 P1 = 15 P(P1) = 5

?

写数组, 只 Turbo PMACs 有效:
; P1 是 下标变量 ; 相当于 P15 = 5

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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, and 8? 如何知道机器输入 1,2, and 8 状态?
何时何地定义 M-变量?

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双端口 RAM

? ? ?

?

双端口RAM ( DPR or DPRAM), 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 .

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PMAC DPRAM 内存地址(中级)
主机地址 偏移量 0x000 0x0024 PMAC 地址 $D000 $D009

控制面板功能
伺服数据报告缓存 后台数据报告缓冲区

0x0228
0x062C

$D08A
$D18B

ASCII 指令缓冲区 (HOST to PMAC)

0x06D0
0x7E8 0x0800
(1)

ASCII 响应缓冲区
(PMAC to Host)
变量size缓存指针 变量size缓存指针空间

$D1B4
$D1FA $D200

数据采集 后台可变数据 二进制旋转缓冲区

(2)
(3)

0x3FFC 开放用户空间

$DFFF

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PCOMM Dual Ported RAM 功能特征(中级)
控制面板 伺服时间 固定缓冲区 后台 固定缓冲区

DPR 特征

后台 可变缓冲区 ASCII 输入/输出

二进制循环缓冲区

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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

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PMAC 电机设置

设置过程可以用在线指令方式或者借助配置软件: 例如 P1SETUP for Windows.

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PMAC 电机设置

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Turbo PMAC 配置

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电机配置参数
Motor x 激活 Motor x 指令输出地址 Motor x 位置反馈地址 Motor x 速度反馈地址 Motor x 标志信号地址 Motor x 指令输出偏移 Motor x 指令输出限制 编码器解码控制 Motor x 致命跟随误差限制 Motor x 限位/非正常停止时减速率 (不能为0) Motor x 最大程序允许速度 Motor x 最大程序允许加速度 Motor x 最大JOG允许加速度

?

电机和通道设置 I-变量
Ixx00 Ixx02 Ixx03 Ixx04 Ixx25 Ixx29 Ixx69 I900, I905,..

?

电机安全 I-变量
Ixx11 Ixx15 Ixx16 Ixx17 Ixx19

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继续
Ixx20 Ixx21 Ixx22 Ixx23 Ixx26 I902, I907,.. I903, I908,.. Motor x Jog/Home 加/减速时间 Motor x Jog/Home S-曲线时间 Motor x Jog 速度 Motor x Homing 速度&方向 Motor x Home 偏移量 回零捕捉方式 回零触发开关选择 Motor x 比例增益 Motor x 微分增益 Motor x 速度前馈 Motor x 积分增益 Motor x 积分模式 Motor x 加速度前馈 Motor x 摩擦前馈

?

电机运动和轴通道定义 I-变量

?

伺服环控制 I-变量
Ixx30 Ixx31 Ixx32 Ixx33 Ixx34 Ixx35 Ixx68

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电机(轴)通道激活
Ix00=1
?

电机 x 激活
电机 x 无效

伺服环运算 at 30msec/cycle

Ix00=0
? ?

无伺服运算 无位置报告

关掉PMAC上不用的轴通道, 这样 PMAC 就不用浪费时间 去处理这些轴.

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电机换相
不需要 PMAC 换相
? ?

Ix01=0

没有相位计算 1个模拟量信号输出

Ix01=1

由 PMAC 换相
? ? ?

相位运算 at 3msec/cycle

需要2 个 PMAC 通道 ( PMAC1)
Ix70-Ix83 必须用到

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电机 x 安全保障变量
(单位: cts/msec2; 浮点型参数) 不可以设置为0!!! (不可以没有减速度)

Ix15 异常停止或者限位停止时的减速度

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

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电机 x 安全变量 (cont.)
(单位: cts/msec2;浮点型参数)
?

Ix17 程序允许最大加速度
只在直线插补模式下有效 (I13=0) (% 的值)

?同比于进给倍率

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

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关键地址形式的I变量
告诉 PMAC,哪个寄存器用来输出指令 告诉PMAC,电机x位置闭环的入口地址 告诉PMAC,电机x速度闭环的入口地址 告诉PMAC,上电时从哪里读取绝对编码器 的绝对位置 告诉PMAC,如何查找标志信号输入 和放大器使能的输出 告诉PMAC,上电时寻相位置(Halls, absolute

?

?
? ?

Ixx02: Ixx03: Ixx04: Ixx10: Ixx25:

?

?

Ixx81:
encoder)

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Ix02 指令输出地址
指令 位置 位置 跟随误差 CV+

Ix03 位置环反馈地址
DAC Locations

Ix04 速度环反馈地址

Ix02
PI DACn DACn+1
AMP

+

反馈位置 D

-

Y: $C002-$C03B

速度 反馈

ENC Encoder Table

MOT LIN

LOAD ENC

Ix04
ENCn ENCn+1

X: $0720-$073F Ix03

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Ix25 – 电机x标志信号地址和使用方式
Modes
Hex($)

PMAC address of flags

5

2

C

0

0

4

Bin 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

=0 =1 =0 =1

使用放大器使能 不使用放大器使能 使能位置限位 禁能位置限位

=0 使能放大器报警输入 =1 禁能放大器报警输入
=00 故障或跟随误差超差时禁能所有电机 =01 故障或跟随误差超差时禁能坐标系所有电机 =1x 故障或跟随误差超差时禁能当前电机. =0 故障输入低电平有效 =1 故障输入高电平有效

回零,标志信号和增量编码器必须使用同一个通道地址

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Ix25 – 电机x标志信号地址( TURBO )
(中级)
TURBO PMAC address of flags Hex($) Bin
0 0

0
0 0 0 1

7
1 1 1 0

8
0 0 0 0

0
0 0 0 0

0
0 0 1 0

8
0 0

因为TURBO PMAC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)

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Ixx24 – 电机x标志信号模式(for TURBO) (中级)
Modes Hex($)

5

2

0

0

0

0

Bin 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

=0 PMAC1 =1 PMAC2 =0 使用放大器使能信号 =1 不使用放大器使能信号 =0 使用硬件限位信号 =1 不使用硬件限位信号
=0 使用放大器报警信号 =1 不使用放大器报警信号 =00 报警或跟随误差超差时停止全部电机 =01 报警或跟随误差超差时停止坐标系下全部电机 =1x 报警或跟随误差超差时停止电机 =0 报警输入低有效 =1 报警输入高有效

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PMAC 伺服 IC 变量
Encoder Decode Channel 1 2 7 8 .. 32
PMAC1 / PMAC2 / TURBO

Capture Control
PMAC1 / PMAC2 / TURBO

Capture Flag Select
PMAC1 / PMAC2 / TURBO

I900 / I905 / I930 / I935 / n/a / n/a /

I9n0 / I9n0 / I9n0 / I9n0 / n/a / n/a /

I7mn0 I7mn0 I7mn0 I7mn0 I7mn0 I7mn0

I902 / I907 / I932 / I937 / n/a / n/a /

I9n2 / I9n2 / I9n2 / I9n2 / n/a / n/a /

I7mn2 I7mn2 I7mn2 I7mn2 I7mn2 I7mn2

I903 / I908 / I933 / I938 / n/a / n/a /

I9n3 / I9n3 / I9n3 / I9n3 / n/a / n/a /

I7mn3 I7mn3 I7mn3 I7mn3 I7mn3 I7mn3

m = servo IC# (1-9) n = channel # (1-4) for turbo (1-8) for PMAC2

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, MLIMn or USERn)

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编码器转换表(中级)

?

Turbo PMAC 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 Encoder Conversion Table (ECT) 进行位置信息预处理.

?

缺省 ECT 转换增量差分编码器信号

?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

Encoder Conversion Table
Nonturbo

?安川或三菱绝对编码器
?MLDTs

$720 $721 $722 $723 $724 .. $73F

Turbo $3501 $3502 $3503 $3504 $3505 .. ..

Y:$720 源地址 及转换 方式

X:$720 伺服用 结果

伺服 算法

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ECT 设置-[NonTurbo] (中级)
Example Setup Words: WY:$720,$00C000 ;1/T entry for encoder channel 1
First Setup Line (I-Variable) Structure
Bit 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Digit 1 2 3 4 5 6 Contents Source Address Method

对于增量编码器, 源地址必须是 DSPGATE 编 码器计数器:
ENC1: ENC2: ENC3: ENC4: ENC5: ENC6: ENC7: ENC8: $C000 $C004 $C008 $C00C $C010 $C014 $C018 $C01C ENC9: ENC10: ENC11: ENC12: ENC13: ENC14: ENC15: ENC16: $C020 $C024 $C028 $C02C $C030 $C034 $C038 $C03C

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ECT 设置-[Turbo] (中级)
Turbo PMAC 编码器转换表入口
ECT Line 1 2 3 4 5 6 7 8 I-variable I8000 I8001 I8002 I8003 I8004 I8005 I8006 I8007 Address $3501 $3502 $3503 $3504 $3505 $3506 $3507 $3508 Line 9 10 11 12 13 14 15 16 I-variable I8008 I8009 I8010 I8011 I8012 I8013 I8014 I8015 Address $3509 $350A $350B $350C $350D $350E $350F $3510

First Setup Line (I-Variable) Structure
Bit
Digit Contents

23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10
1 Method * 2 3

9
4

8

7

6

5
5

4

3

2

1
6

0

Source Address

Examples: I8000=$078000 or wy:$3501,$078000 ; ECT#1 assigned to read from Servo IC 0 Channel 1’s Quadrature Signal ($078000) I8001=$078004 ; ECT#2 (Y:$3502) reading from Servo IC 0 Channel 2 ‘s quadrature signal.

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ECT 设置-[Turbo] (中级)
Example Setup Words:
I8000=$078200
extension of Servo IC 0 Channel 1 ; Y:$3501 Software 1/T

I8001=$078208

; Y:$3502 Software 1/T extension of Servo IC 0 Channel 2 (UMAC)

For incremental encoders, the source address must be one of the DSPGATE encoder counters:
UMAC DSPGATE encoder counter address ENC1: $078200 ENC5: $078300 ENC2: $078208 ENC6: $078308 ENC3: $078210 ENC7: $078310 ENC4: $078218 ENC8: $078318

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PMAC 伺服环调整
PMAC 执行软件内置了一个伺服调整工具软件 PMAC Tuning Pro.

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 PMAC Tuning Pro 软件使用

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PMAC 伺服环 调整

?

PMAC’s 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

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典型 P.I.D 伺服环
Following Error 跟随误差

=

Commanded Position 指令位置

-

Actual Position 实际位置
DAC 16 Bit
?10V

Command + Position

Error

-

PID Digital Number Servo Algorithm ?32767 DAC Bits

AM P

M
Actual Position
Enc

P (proportional gain比例增益) I (integral gain积分增益) D (derivative gain微分增益)

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典型PMAC 内部PID + 陷波滤波器算法
Kvff(1-z-1) S Kaff(1-2z-1+z-2) + S + Kd Velocity Loop Feedback + S KP

+

Reference + S Position IM

+

“Notch‖ Coefficients n1: Ix36 n2: Ix37 d1: Ix38 d2: Ix39 Out to DAC 1 ? n1 z -1 ? n2 z -2
1 ? d1 z -1 ? d 2 z -2

+

1 -z

Ki-1

KP: Proportional Gain (Ix30) Kd: Derivative Gain (Ix31) Kvff: Vel Feedforward Gain(Ix32) Ki: Integral Gain(Ix33) IM: Integration Mode (Ix34) Kaff: Acceleration Feedforward Gain(Ix35)

1 - z -1

(Usually the same) Position Loop Feedback

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整定参数
Ix30 Ix31 Ix32 Ix33 Ix34 Ix35 Ix68 Ix69 Ix29 -比例增益 -微分增益 -速度前馈 -积分增益 -积分模式 -加速度前馈 -摩擦前馈 -最大DAC输出设定 -DAC偏置

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设定 Ix69 and Ix29
跨导因素
电流 (i)

Ix69 设定16-bit DAC范 围: 1 to 32,767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 .

电压 (V) Ix29

Ix29 校正输出偏移

Ix69

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阶跃信号整定
POS
1/2 to 1/4 motor rev

Time

指令信号
Note:

这个过程在系统的线性范围内进行操作,通常一个步长(a step size)大约1/2 电机转.
POS
1/2 to 1/4 motor rev

POS
1/2 to 1/4 motor rev

POS
1/2 to 1/4 motor rev

1

Time

2

Time

3

Time

Overshoot and Oscillation Cause: too little Damping or too much proportional gain Fix: Increase Kd (Ix31) Decrease Kp (Ix30)

Position Offset Cause: Friction or Constant Force Fix: Increase K I (Ix33)

Sluggish Response Cause: Too much Damping or too little Proportional Fix: Increase K (Ix30) or p Decrease K (Ix31) d

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阶跃信号整定
POS
1/2 to 1/4 motor rev

Time

Note: The intent is to operate within the linear range of the system. This is usually a step size approx. 1/2 motor rev.

Commanded Position
POS
1/2 to 1/4 motor rev

POS
1/2 to 1/4 motor rev

5

Time

6

Time

Sluggish Response Cause: Too much Damping or too little Proportional Fix: Increase K (Ix30) or p Decrease K (Ix31) d

Phsical System Limitation and gain combina Fix: Evaluate use more K (Ix30) p

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抛物线信号整定
F.E. F.E.

Vel

Time

1

Time
Parabolic Move Tuning
Vel A c c Time Time

3
Velocity Profile
F . .E F . .E

Time

Acceleration Profile

Time

Time

H h v l/F c rre tio ig e E o la n C u e D m in a s : a p g F : In re s K (Ix 2 ix c a e 3 ) v ff
F.E. F.E.

High vel/FE correlation Cause: Friction Fix: Add "Friction Feedforward" (Ix68) and/or turn on integral gain (Ix33, Ix34)

Time

Time

High acc/FE correlation Cause: Inertial lag Fix: Increase K (Ix35)
a ff

High acc/FE correlation Cause: Physical system limitations Fix: Use less sudden accel, or add "Friction Feedforward" (Ix68)

(m ov-tun)

1 6 5 /1 /9

速度曲线
Acc F.E.

High vel/FE correlation Cause: Damping Fix: Increase K (Ix32) vff

High vel/FE correlation Cause: Friction Fix: Add "Friction Feedforward" (Ix68) and/or turn on integral gain (Ix33, Ix34)

增大速度前馈
F.E.

增大摩擦前馈

Time

2

Time

4

Time

减小速度前馈
加速度曲线
Negative vel/FE correlation Cause: Too much vel FF Fix: Decrease K (Ix32)
vff

增大加速度前馈
High acc/FE correlation Cause: Inertial lag Fix: Increase K (Ix35)
aff

指令曲线

跟随误差曲线

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PMAC Tuning Pro软件

? ?

可以在PEWIN Pro 软件菜单里调取PMAC Tuning Pro PMAC Tuning PRO 有 AUTO-TUNING 自整定功能可以相 对简单的调整 PID 滤波器.

DAC 校验

自动整定

手动交互式整定

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PMAC 自整定功能

PMAC Tuning Pro软件提供PID AUTO-TUNING 自动调整功能,易于调整 PID . The Auto-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-tuning PID自动调整适用于从未使用过 PMAC Executive Auto-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.

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PMAC Auto-Tuning 步骤

(1) 校准 DAC 使用DAC Calibration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

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PMAC 自整定步骤

(2)选择PMAC Tuning Pro 的PID auto turn ,会出现一对话框。
选择自动定义带宽―Auto-Select Bandwidth” ,确认不选择速度前馈, 加速度前馈,且不作积分,按下PID auto turning 按钮,PMAC 会得 到一个较低的带宽值

1

2

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PMAC 自整定步骤

(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-calculate Gains‖ . 重复做阶跃响应,重新评估你的系统

3 4 5
0.7

2

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PMAC 自整定步骤

(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Begin PID auto turning 按钮,不断增加带宽 直到电机开始震动,再减小带宽,再做PID auto turning ,直到 电机不再振动为止

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手动交互式整定

先使用 “Position Step” 阶跃响应曲线交互设定 然后进行 “Parabolic Velocity” 响应调整跟随误差

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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

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PMAC 指令
电机操作(#n…) #1 J+ #2 J坐标系操作 (&n …) &1 B6 R ; &1 #1->2000X 全局 P1=0

1. 在线指令(无存储,即刻执行的)
A. B. C.

2. (程序)缓冲区指令 (能储存的)
A. 运动程序: {OPEN PROG 3, OPEN PLC 7} 位移,模式切换,数学运算,逻辑运算,指令,messages B. PLC 程序 数学运算,逻辑运算,指令,messages C. 旋转缓冲区

* 缓冲区指令必须在缓冲区打开的时候才能写入。

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电机手动运行(JOG)

?
? ? ? ? ?

Jog模式是PMAC闭环运动的最简单形式。 Jog运动是在线指令控制的 Jog能够用来作为简单的定位 Jog可以使电机象主轴一样以确定的速度做(位置)不确定的运行 电机必须首先以#n 这种在线指令选址(即确定为当前轴) 基本的jog指令:

J+ - Jog 正向连续运动 J- - Jog 反向连续运动 J/ - Jog 运动停止 (或者闭环) J= - Jog 返回前一个JOG的 (或上一个编程) 位置 J={常数} - Jog 到指定的位置 (单位是脉冲counts) J^{常数} - Jog 从当前实际位置运动指定的距离 J:{常数} - Jog 从当前指令位置运动指定的距离 J=* - Jog 运动一个变量 (PMAC 的内存地址) J={常数或 *}^{常数} - Jog 直到触发 例: #1电机增量进给1000个脉冲。#1 J:1000

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Jog变量
x电机允许的最大手动加速度
(单位: cts/msec2; floating point)

变量Ix19-Ix22规定jog特性.变量 Ix19-Ix22 用于JOG控制. 变量
可以在运动中改变, 但只有到下一个JOG指令时才有效

Ix19

优先级高于TA (Ix20) and TS (Ix21) Ix20=0 and Ix21=0时,该值作为手动加速度值

Ix20 (TA) Ix21 (TS) Ix22

Jog 加速时间: (单位:毫秒;整数值) 当Ix20<2*Ix21时,Ix20无效。

Jog S-曲线加速时间 (单位:毫秒;整数值)
优先级高于TA (Ix20)
绝对量

Jog 速度 (单位: 脉冲数/毫秒; 浮点数)

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电机 x 运动参数
Ix20 手动/回零加速时间 Ix21手动/回零S-曲线加速时间
V

Ix21=0

Ix20 (TA)

Ix20 (TA)

T

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电机 x 运动参数
Ix20 手动/回零加速时间 Ix21手动/回零S-曲线加速时间
V

2 * Ix21 > Ix20

Ix21
2*Ix21

Ix21

Ix21
2*Ix21

Ix21

T

Note that Ix20 is not used

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电机 x 运动参数
Ix20 手动/回零加速时间 Ix21手动/回零S-曲线加速时间
V

Ix20 > 2 * Ix21

Ix21 Ix20

Ix21

Ix21 Ix20

Ix21

T

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运动轨迹
Running a Program=0 (if command was J+ or J-) Jog Stop given (J/) Running a Program=1

Vel

Running a Program=1 Desired Velocity Zero=0 In Position=0
Max Accel =Ix19

Max Accel =Ix19

Ix22

Desired Velocity Zero=1 Running a Program=0 In Position=1 (when FE in range)

Time Ix21 Jog Start given (J+)
Ix20

Ix21 I12

Ix21
Ix20

Ix21

I12

Note: If the jog command is not of indefinite length (not J+ or J-) then the "Running a Program" status bit will be high for the entire jog move

Note: Rate of acceleration limited by Ix19 - can override Ix20 and Ix21

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测试
?
?

怎样使电机1以10cts/msec的速度作 jog进给? 怎样使电机1以300rpm的速度作jog进 给?

*按电机有500线编码器计 (乘以4倍编码 频就是2000 cts/rev)

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电机回零

?
? ? ? ? ?

当时用绝对反馈元件时,这一功能不是必需的。 找零程序建立固定的参考点 PMAC上电和复位时需要电机回零 ―HMZ‖指令实现假回零 在线命令、运动程序和PLC程序都能实现电机回零 回零触发是可选项
Ix19 Ix20: Ix21: Ix23: Ix26: 编码器捕捉控制 编码器标志位选择 ;最大允许Jog加速度 (特定情况下可以屏蔽Ix20 和TS Ix21) ;电机x的手动/回零加速时间 ;电机x手动/回零的S-曲线段加速时间 ;电机x回零速度和方向 (符号代表方向) ;电机x回零偏移 (触发到电机零位的距离) ;I902, I906...I976 (PMAC1); I9n2 (PMAC2); I7mn2 (Turbo) ;I903, I907…I977(PMAC1); I9n3 (PMAC2); I7mn3 (Turbo)

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回零指令
电机1找零 电机1、2、3同时回零 把当前位置作为零点

在线指令: #1HM #1HM #2HM #3HM #1HMZ

注意:当当前坐标系下的电机正在运行运动程序的时候,对它的在 线回零命令将被屏蔽掉。

运动程序: HOMEZ1
HOME2,3

PLC 程序: CMD “ #5HOMEZ ”

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回零位置捕捉

这些变量的设置决定了在回零触发中需要用到哪个或哪些 标志 I902, I907, ..I977: 编码器位置捕捉控制 (I9n2 for PMAC2) (I7mn2 for Turbo)
I902=1 or 9 CHC n

I902=2 or 6 FLAG n
I902=3 CHC n & FLAG n

(I9n3 for PMAC2) (I7mn3 for Turbo) I903,I908, … , I978: 标志信号的选择决定了哪一个标志位用来做 为位置捕捉
0: HMFLn 1: -LIMn* 2: +LIMn* 3: FAULTn* * 禁止位置限位功能必须通过参数Ix25(非turbo) or Ixx24(turbo)

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回零运动曲线
Trigger Occurs Home Complete=1 Home Search in Progress=0

Vel Home Complete=0 Home Search In Progress=1

Ix23

Net distance from trigger position = Ix26 Time

Ix21 Ix20

Ix21

Ix21 Desired Velocity Zero=1 In Position=1 (when FE in range) Ix21 Ix20 Ix21 Ix20 Ix21

Note: Rate of acceleration limited by Ix19 - can override Ix20 and Ix21

Note: PMAC 的速度-时间曲线并不会与上图吻合,上图只是一个回零运动概

念性图形展示。

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测试
怎样使电机1以10cts/msec的速度负方向回零? 怎样使电机1和电机2同时做回零运动? 怎样使电机1回到零点标志并带一个200cts的回 零偏移? 怎样实现电机2以正限位标志及其C通道组合方 式回零?

?
? ? ?

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答案
I123 = -10

1.

2.

在terminal窗口输入 #1HM #2HM <回车>
PMAC1 Set I902 = 2,6,10,14 Set I903 = 0 Set I126 = 200*16 Set I225 = $2C004 Set I902 = 3, 7, 11, or 15 Set I903 = 2 Set I226 = 0 PMAC2 3. Set I912 = 2,6,10,14 Set I913 = 0 Set I126 = 200*16 4. Set I225 = $2C004 Set I912 = 3, 7, 11, or 15 Set I913 = 2 Set I226 = 0 Turbo-PMAC2 3. Set I7mn2 = 2,6,10,14 Set I7mn3 = 0 Set Ix26 = 200*16 4. Set Ix24 = $20001 Set I7mn2 = 3, 7, 11, or 15 Set I7mn3 = 2 Set Ix26 = 0

3.

4.

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坐标系设置
要在PMAC卡上运行运动程序,首先要定义坐 标系。 我们将要学习:
? ? ?

什么是轴类型及其特征?

什么是轴定义?
什么是矩阵轴定义?

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什么叫坐标系?
? ? ? ?

PMAC卡上的坐标系就是单轴或多轴为了达到同步运 动的目的组成的组合体 根据运动程序的期望动作,一些轴组合起来构成一个 坐标系。 一个坐标系(即使只有一个轴)能够运行一个运动程 序,一个单独的轴却不能。 非Turbo PMAC卡能设置高达8个坐标系( &1…&8 ) ,Turbo卡能设置16个。

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坐标系

?

将轴分配到不同的坐标系的目的:
?

机器的各运动之间完全相互独立。
Motor 2 Motor 3 Motor 4 Motor 5 Motor 6 Motor 7 Motor 8

Motor 1

Coordinate System

Coordinate System

Coordinate System

Coordinate System

Coordinate System

Coordinate System

Coordinate System

Coordinate System

1

2

3

4

5

6

7

8

Motion Program 1

Motion Program 1

Motion Program 3

Motion Program 4

Motion Program 5

Motion Program 6

Motion Program 7

Motion Program 8

~~~~~~~ ~~~~~~~: ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~: ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~: ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~: ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~: ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~: ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~: ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~: ~~~~~~~

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坐标系

?

将不同的轴组合到不同的坐标系的目的:
?

使同一个坐标系下的各轴能够在同一个运动程序中实现精确的同步运动。
Motor 1 Motor 2 Motor 3 Motor 4 Motor 5 Motor 6

Coordinate System 1

Coordinate System 2

Motion Program 1

Motion Program 2

~~~~~~~ ~~~~~~~ ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~ ~~~~~~~

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坐标系
Motor 2 Motor 3 Motor 4 Motor 5 Motor 6 Motor 7 Motor 8

?

多坐标系使同一个运动程序在不同的坐标系下分时或同时运 行。
Motor 1

Coordinate

Coordinate

Coordinate

Coordinate

System 1

System 2

System 3

System 4

Motion Program 1

Motion Program 2

Motion Program 3

~~~~~~~ ~~~~~~~ ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~ ~~~~~~~

~~~~~~~ ~~~~~~~ ~~~~~~~

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什么是轴?

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。
? ? ? ?

轴定义的名称: [X,Y,Z], [U,V,W], [A,B,C] 轴-电机一对一匹配
? 一个电机分配给一个轴 [#1->2000x+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

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轴的类型和属性
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

?

笛卡儿直线轴: X,Y,Z, [U,V,W (第二直线轴)]
?

?

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]
缺省

?

进给轴: [X,Y,Z]

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定义坐标系

?

定义一个坐标系分配电机至轴,系统就可以在 坐标系内部寻址.
?

在定义坐标系之前,使用 undefine, undefine all 声明, 或者用 #n -> 0 将每一个电机现存的定义清除.
Undefine all &1 #1->X #2->Y &2 #3->Z #4->Y

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轴定义声明
轴定义声明决定坐标系. 一个电机可以匹配一个轴,或者参与匹配几个轴 (e.g. #1-> 10X + 20Y) 电机可以附带比例因子和偏移量映射在轴上. 比例因子的作用是在定义轴时从编码器计数单位转换 到我们希望的用户单位.

? ? ? ?

EXAMPLE:

#1 -> 10000X + 5000
比例因子 [counts/user unit]

偏移量 [counts]

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轴定义声明

&1 #1->X &2 #2->X

{ {

合法. 在两个独立的坐标系中 2个电机分别定义为X轴.

&1 #1->X #2->X

合法. 在一个坐标系中将2个电机 定义成同一个轴, 比如龙门 轴应用.

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轴定义声明

&1 #1->X #1->Y

{

该定义不允许. 一个电机不能在一个程序中执行不同 的运动轨迹. 第一个轴的定义将被第二个轴的定义 代替. 该定义不允许. 当运行两个程序时,一个电机将接收 不一致的指令. 第二个坐标系的定义将被拒绝..

&1 #1->X &2 #1->X

{

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矩阵轴定义

笛卡尔坐标轴可以由直线轴电机的组合
#1 -> A11X + A12Y + A13Z + B1 #2 -> A21X + A22Y + A23Z + B2 #3 -> A31X + A32Y + A33Z + B3 这里 A11 到 A33 是比例因子 而 B1 到 B3 是偏移量

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比例和偏移
Y (in)

Motor #2 (10,000 cts ) in

#1 -> 10000X + 40000 #2 -> 10000Y + 20000

4"

B A
Motor #1 (10,000
cts ) in

X (in) 2"

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缩放和旋转
Motor #2 (10,000
cts ) in

#1 -> 7071.07X - 7071.07Y #2 -> 7071.07X + 7071.07Y

45 Motor #1 (10,000 cts ) in

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正交校正
Y (in) Motor #2 (10,000in )
cts

#1 -> 10000.00X - 2.91Y #2 -> 10000.00Y

X (in) 1 arc min ( tg1’=0.000291) Motor #1 (10,000 in
cts

)

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坐标系测验
?

?
? ?

一个电机可以在几个坐标系中定义? 哪个电机可以定义为 X-axis in C.S. 2? 怎样在坐标系中删除一个电机?怎样删除坐标系中所有 电机?怎样删除所有坐标系? 3号电机(#3) 2048 cts/r 0.25 inch螺距 3:1减速比 怎样将这个电机定义为 C.S. 7 的 Z-axis ,并且以英寸作 为编程单位?

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答案

Coordinate Systems 1. 2. 3. 一个!(电机一旦被定义过,它就不能在任何地方再次定义) 任何坐标系没有被定义过的电机. &n #n->0 在线指令 UNDEFINE and UNDEFINE ALL X cts/inch = 2048 cts/motor rev * 3 motor rev/rev * 4 rev/inch &7#3->24576Z

4.

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运动程序

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PMAC 运动程序

?

运动程序功能在于每一个伺服周期内计算出电机的连续指令位置,然后发 送数据到轨迹发生器 . 运动程序必须在实际指令运动之前进行计算,保证轨迹发生器接收数据. 一个坐标系在某一时刻只能运行一个程序 ? 在同一个坐标系里,一个运动程序可以象子程序一样调用任何其他的 运动程序 . 运动程序或者PLC程序可以写成任何文本文件然后通过PMAC执行软件 PEWIN32PRO下载到 PMAC.

?

?

?

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PMAC 运动程序结构
删除一个程序:
OPEN PROG n CLEAR CLOSE
“close current open buffer” “delete gather buffer” “clear all existing motor definition” “address C.S.#1” “motor definition”

创建一个程序:
CLOSE DEL GAT Undefine all &n #n->{axis}

OPEN PROG n CLEAR “open program n abs linear x3 Motion Program Statements …. …. CLOSE “close program n buffer”

buffer”

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运动程序
? ? ?
?

运行一个程序
指向一个坐标系,用在线指令: &n

用在线指令指向程序: Bn
用在线指令运行: R or <CTRL-R>
&1 b28 r

停止程序
? ?

用在线指令指向坐标系: &n 用在线指令: Q, S, A, or <CTRL-Q>, <CTRLS>, <CTRL-A>, <CTRL-K>

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运动程序
模态指令
LINEAR, RAPID, CIRCLEn, SPLINEn, PVT ABS, INC, FRAX, NORMAL TA, TS, TM, F

?

?

移动指令
X1000 Y2000 Z3000 U(P1*3.14159) V(20*SIN(Q6)) DWELL, DELAY

?

变量赋值
{variable} = {expression} eg. ( p100 = m1000*p2 )

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运动程序
逻辑控制表达式
N, O, GOTO, GOSUB, CALL, RETURN G, M, T, D (special CALL statements) IF, ELSE, ENDIF, WHILE, ENDWHILE

?

?

辅助表达式
COMMAND, SEND, DISPLAY ENABLE PLC, DISABLE PLC

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PMAC 逻辑操作
用于运动程序和 PLCs

?

逻辑操作
& | ^ (bit by bit AND) (bit by bit OR) (bit by bit Exclusive OR) (equal to) (not equal to) (greater than) (not greater than; less than or equal to) (less than)

?

比较
= != > !> <

?

函数
SIN, COS, TAN, ASIN, ACOS, ATAN, ATAN2, SQRT, LN, EXP, ABS, INT

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编辑和下载 PMAC 程序

?

PEWIN软件自带文本编辑器

1
Select “New” from the file menu

3
Download Button

2
Text Editor Area Messages Area

4

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编辑和下载 PMAC 程序

?

也可以在PEWIN软件中上载,恢复,校验程序

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Example 1: 简单运动

This example shows how to program a simple move on the program specifies how to do the move, then commands the move.
********************* Set-up and Definitions ********************* DEL GAT &1 CLOSE #1->X ; Erase any defined gather buffer ; Coordinate System 1 ; Make sure all buffers are closed ; Assign motor 1 to the X-axis - 1 program unit ; of X is 1 encoder count of motor #1 ********************* Motion Program Text ************************* OPEN PROG 1 ; Open buffer for program entry, Program #1 CLEAR ; Erase existing contents of buffer LINEAR ; Blended linear interpolation move mode ABS ; Absolute mode - moves specified by position TA500 ; Set 1/2 sec (500 msec) acceleration time TS0 ; Set no S-curve acceleration time F5000 ; Set feedrate (speed) of 5000 units(cts)/sec X10000 ; Move X-axis to position 10000 DWELL500 ; Stay in position for 1/2 sec (500 msec) X0 ; Move X-axis to position 0 CLOSE ; Close buffer - end of program To run this program: &1 B1 R ; Coord. System 1, point to Beginning of Program 1, Run

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Example 1: 简单运动
10000
Mtr 1 Cmd Vel (cts/sec)

5000

0 0 1 2 3 4 5 6

-5000

-10000

Tim e (second)

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运动程序测验

? ? ? ? ? ? ?

运动程序中哪些语句是操作缓存的? 运动程序指令的详细定义在哪? 你以 EXAMPLE5.PMC保存了一个程序, PMAC怎样调用? 用什么编辑你的 PMAC 程序? PMAC 怎样记住你的设置? 怎样备份 PMAC?s 的全部参数/程序? 怎样在 PC机上校验程序就像在 PMAC内存里一样?

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答案

Motion Program 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 缓存控制指令 (Open and Close) PMAC Software Reference Manual OPEN PROG n 任何文本编辑器 ―sav‖ 上载到主机硬盘 在 PeWin32 软件里选择 Verify Configuration 选项.

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数据采集模块

PMAC 内建数据采集功能.

我们需要学习:
?

什么数据可以采集

?

如何采集

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PMAC 数据采集
实时采集任何PMAC卡的地址信息 最多达 24 个地址,每个地址 24 或 48 位宽, (由 I21-I44定义; I20作 为标志) 采样周期从 1 到 to 8千万个伺服周期 (I19) 可以由外部触发采集 可上载到计算机用于处理和分析

PMAC内建采集软件: PMAC PLOT
? ?

?
? ? ? ?

PMAC 执行程序可产生采集数据的图形和平台 用于: 系统判别 伺服环调整
程序的编译 设备的编译和维护

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数据采集指令

DELETE GATHER – 清除数据采集缓冲区 DEFINE GATHER [{常数}] – 在所有开放内存范围内设定 数据采集缓存[或者指定范围]

GATHER [触发] – 开始采集 [外部触发]
ENDGATHER – 停止采集

LISTGATHER – 报告数据采集缓存的内容

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数据采集过程 & 举例

PMAC 可用在线指令采集数据. 指令可通过终端窗口或运动程序中 的在线指令或 PLC程序发送...
终端窗口在线指令:
DELETE GATHER (DEL GAT) DEFINE GATHER (DEF GAT) GATHER (GAT) END GATHER (ENDG)
Free Memory Allocation Prepares PMAC to gather data Starts PMAC Gather process Ends PMAC’s Gather process CMD”DEL GAT” CMD”DEF GAT” CMD”GAT” CMD”ENDG”

在运动程序或PLC:
COMMAND COMMAND COMMAND COMMAND “DELETE GATHER” “DEFINE GATHER” “GATHER” “END GATHER”

数据采集周期由 I19设定. (I19 的单位是伺服周期.) 如 I19设定为 1,采样周期为 2250 Hz在缺省! 如果希望采样周期为 100 Hz (22.5 次低 于), I19应设为大约 22 或 23 (I19 应设为整数). 这将产生一个实际的采样周期 110 或 95HZ.)

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PMAC 快速采集

1) PMAC Plot Pro 可以从PEWIN软件的工具菜单中得到.

2 3 4

5

6

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PMAC 自定义采集

1) 自定义采集可以采集任何PMAC卡的地址信息

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保存采集数据

Copy as a bitmap

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采集速度曲线数据
********************* Set-up and Definitions ********************* Undefine All DEL GAT ; Erase any defined gather buffer &1 ; Coordinate System 1 CLOSE ; Make sure all buffers are closed #1->X ; Assign motor 1 to the X-axis - 1 program unit ; of X is 1 encoder count of motor #1 ********************* Motion Program Text *************************

OPEN PROG CLEAR LINEAR ABS TA500 TS0 F5000 X10000 DWELL500 X0 DWELL0 CMD"ENDG" CLOSE

1 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

; Open buffer for program entry, Program #1 Erase existing contents of buffer Blended linear interpolation move mode Absolute mode - moves specified by position Set 1/2 sec (500 msec) acceleration time Set no S-curve acceleration time Set feedrate (speed) of 5000 units(cts)/sec Move X-axis to position 10000 Stay in position for 1/2 sec (500 msec) Move X-axis to position 0 Stop program lookahead Send On-line command to stop data gathering Close buffer - end of program

To run this program and gather data:
DEL GAT<CR> DEF GAT<CR> GAT &1 B1 R ; GATHER, CS. 1, point to Beginning of Program 1, Run

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采集速度曲线数据
10000

Mtr 1 Cmd Vel (cts/sec)

5000

0

1
-5000

2

3

4

5

6

Time (second)

-10000

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数据采集测验
PMAC能采集什么? 如果你想定义10 Hz 采集频率 (10 times per second) , I19 怎么设? (伺服更新率 2.25 KHz).

? ?

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答案

Data Gather 1. 2. 所有PMAC地址 I19= (ServoCycle/Sample) -> (2250hz/10hz)= 225.

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PMAC 直线插补

直线运动是最简单的运动. 在这种方式, 一个轴以一个 可设定的速度运动到指定点, 并且加减速是可以控制的.

我们需要学习:
? ? ?

什么是 TA, TS and TM? 什么是 PMAC 运动混合模式? Dwell vs Delay

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Linear 直线运动轨迹

?
?

Linear 模式是最普通的运动模式. Linear 运动时间等于加速时间 TA 加上运动时间 TM组成.
Vel.

TA

TM or

P/F

time
TA

P/F = 运动全程 / 进给率

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Linear 直线运动轨迹
S-曲线加速 (TS)
平滑起动 . 安全变量 Ix16 (最大程序允许速度) and Ix17 (最大程序允许加 速度) 可以限制 TA, TM

?

? ?

V

If TM < TA, TM = TA

V

If TA < 2*TS, TA = 2*TS

*
T

TA

TM or

P/F

time
TA

TS TA

TS

TS TA

TS

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PMAC 运动混合(中级)

PMAC 运动指令是混合状态运行的 除非以下情况:
?

?
?

运动被一个 DWELL 指令隔断 在程序中遭遇2 种跳转指令 (GOTO, ENDW) 变量禁止 (Ix92=1)

轨迹曲线
Y Y

Blending Enable

X

Blending Disable

X

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PMAC 运动混合(中级)
V

混合禁止 Isx92 = 1

TA

TM or

P/F

TA

TA

TM or

P/F

time
TA

运动混合有效
V

Isx92 =0 (缺省)

TA

TM or

P/F

TA

TM or

P/F

time TA P/F =运动全程

/ 进给率

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Linear 运动模式轨迹(中级)
大的加速时间会限制速度
&1 #1->2000X I190=1000 OPEN PROG 1 CLEAR LINEAR INC TA100 TS0 F40 X3 CLOSE

F 单位 =

坐标系定义的用户单位
Per Ix90

C.S. x 进给时间单位1000毫秒 (1秒)
; 直线模式 ; 增量模式 ; 加速时间 100 msec, TA1 ; 没有 S-曲线加速 ; 进给率 40 (length_units / I190) ; Tm= 3/ 40; Tm= 75ms

进给速度 =

行程 TM

40 30 20 10 0

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Linear 运动模式轨迹(中级)

?

当混合运动中包含运动方向改变时, 终点有可能不能 到达.
?

放置一个 Dwell 0 指令在运动之间禁止混合模式
Back And Forth Move

Distance not covered

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DWELL Vs. DELAY (中级)

DWELL程序暂停 ? 固定时基 (I10) ? 暂停时间不包括前面的减速过程 ? 下一条指令将不被计算直到DWELL 结束(加上 I11的时间)

Move Time TM or P/F

TA

I11 DWELL Time Time

Move Time ... TM or P/F

I11: 程序运动计算时间 (缺省 = 0)

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DWELL Vs. DELAY (cont.) (中级)
?

DELAY
可变时基 (% value)
?
?

暂停时间包括前面的减速过程
最小时间是 TA

?

下一条指令在DELAY指令开始时就进行运算

Move Time TM or P/F

DELAY Time

Move Time ...

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Example 3: 较复杂运动(中级)

This example introduces incremental and time-specification of moves, looping logic, using variables, scaling of axes, and simple arithmetic. Note that logical and mathematical operations do not delay moves.
;******************** Set-up and Definitions ******************** &1 ; Coordinate system 1 CLOSE ; Make sure all buffers are closed #1->1000X ; 1 unit (cm) of X is 1000 counts of motor 1 ;******************** Motion Program Text *********************** OPEN PROG 2 ; Open buffer for entry, Program #2 CLEAR ; Erase existing contents of buffer LINEAR ; Blended linear interpolation move mode INC ; Incremental mode - moves specified by distance TA500 ; 1/2 sec (500 msec) acceleration time TS250 ; 1/4 sec in each half of S-curve TM2000 ; 2 sec move time (to start of decel) P1=0 ; Initialize a loop counter variable WHILE (P1<10) ; Loop until condition is false (10 times) X10 ; Move X-axis 10 cm (=10,000 cts) positive DWELL500 ; Hold position for 1/2 sec X-10 ; Move X-axis back 10 cm negative DWELL500 ; Hold position for 1/2 sec P1=P1+1 ; Increment loop counter ENDWHILE ; End of loop CLOSE ; Close buffer - end of program

To run this program:
&1 B2 R ; Coordinate System 2, point to Beginning of Program 2, Run

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Example 3: 较复杂运动(中级)

5000
Repeat 9 More Times

Velocity (count/second)

0 0 1 2 3 4 5 6 Time (second)

-5000

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运动轨迹小测验

? ? ?

什么是 TS, TA, TM and F? 怎样理解 TM and F 关系? 一个 TA=100 TS =20 and TM=500 的运动时间一共 多长? 3个循环运动(TS100TA100TM100)混合一共需要多 少时间?

?

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答案
S-曲线加速时间 加速时间 运动时间 进给率 F = 行程 / TM TM + TA = 600 TM=TA=2*TS TOTAL TIME=(TM‘ + TA‘) = 3*(2*TS) + 2*TS = 800 ms

1.

2. 3. 4.

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矢量进给

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矢量进给指令
这条指令定义了哪几个轴是矢量进给轴 PMAC 计算矢量距离 (各轴行程的平方根) 以及所有进给轴的矢 量进给速度. 同一行程序中的非进给轴指令也将同时计算,并且在相同时间内 完成运动.

Frax (X,Y,Z):
? ? ?

这对于几个电机必须在一个坐标系中以预定的速度控制同一个刀 具是非常有用的.

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矢量速度轴
Dist = 32 ? 4 2 = 5 Move Time = 5 / 10 = 0.5 Vx = 3 / 0.5 = 6 Vy = 4 / 0.5 = 8
2 2 Dist = 3 ? 4 = 5 Move Time = 5 / 10 = 0.5 Vx = 3 / 0.5 = 6 Vy = 4 / 0.5 = 8

INC FRAX (X,Y) X3 Y4 F10

INC FRAX (X,Y) X3 Y4 Z12 F10

Vz = 12 / 0.5 = 24

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矢量速度轴(续)
2 2 2 Dist = 3 ? 4 ? 12 = 13 Move Time = 13 / 10 = 1.3 Vx = 3 / 1.3 = 2.31 Vy = 4 / 1.3 = 3.08

INC FRAX (X,Y,Z) X3 Y4 Z12 F10

Vz = 12 / 1.3 = 9.23 INC FRAX (X,Y) C10 F10 Dist = 0 Move Time = 0 / 10 = 0 (< TA) TM=TA - limited move

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进给时间单位
行程 F = TM

轴定义的用户单位 F 单位 = Per Ix90
Ix90 进给时间单位
(Unit: msec)
Example:

#1->2000X Ix90=1000 ; feed rate unit = 1000 msec Open Prog 1 Clear lin inc F5 ; feed rate = 5 x 2000cnt/1000 msec X3 ; 3 x 2000 counts .. Close

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圆弧插补

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:
? ?

圆弧插补指令 怎样指定插补平面

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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 I13 >0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5~10ms.

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通用设置:
1) 分段时间 2) 插补平面定义 3) 终点座标模式 (4) 原点矢量定义模式 (5) 圆弧方向 (6 ) 圆弧指令

圆弧插补
典型值: I13 = 10
NORMAL {K,J,I} {data} …(相当于G17,G18,G19)

ABS INC ABS ( R ) INC ( R ) CIRCLE 1 (顺时针) CIRCLE 2 (逆时针) X{Data} Y{Data} I{Data} J{Data} X{Data} Y{Data} R{Data}

Example:
I13=10 NORMAL K-1 INC INC(R) CIRCLE 1 X20 Y0 I10 J0 ;Move Segmentation Time ;XY plane ;Incremental End Point definition ;Incremental Center Vector definition ;Clockwise circle ;Arc move
Center (10,0)

Start (0,0)

End (20,0)

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PMAC 圆弧插补
END (25,30)

Y

NORMAL K-1 Defaults ABS (X,Y) INC (R) CIRCLE1 F10 X25Y30I20J5

Y
START (25,20)

Y
START (10,5)

CENTER (15,20)

CIRCLE2 TM1000 X15Y10I-10

CENTER (30,10)

I
END (15,10)

I X Y
CIRCLE1 F25 X30Y10I-10J10 or I-10J10
CENTER (20,20)

X Y
END (0,10)

X
CIRCLE2 TM2000 X0Y10R10 CIRCLE2 TM2000 X0Y10R-10

X

I Y
START,END (30,10)

X X

START (10,0)

X

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圆弧插补举例
;Setup and definitions &1 #3->10000x #4->10000y i13=10 ;Motion Program Text

16

14

12

10

8

6

4

2

0 0 2 4 6 8 10 12 14 16

open prog4 clear normal K-1 rapid x1 y4 f5 linear y13 circle1 x2 y14 i1 j0 linear x3 circle1 x4 y13 i0 j-1 linear y7 circle2 x7 y4 i3 j0 linear x13 circle1 x14 y3 i0 j-1 linear y2 circle1 x13 y1 i-1 j0 linear x4 circle1 x1 y4 i0 j4 dwell100 rapid x0 y0 close

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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.

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提前运算(中级)

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 X10 X20 M1=1 X50

;linear move mode ;move X-axis to 10 ;move X-axis to 20 ;turn on output #1 ;move X-axis to 50

M1 输出将在X10运动开始时就输出了

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PMAC 运动程序提前运算(中级)

A. Two moves ahead LINEAR with I13=0 SPLINE1
1

2

3

4

Execute

"R"

I11
Calculate

4

5

6

time

1

2

3

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PMAC运动程序提前运算(中级)

B. One move ahead LINEAR with I13>0 CIRCLE, PVT
Execute

2

3

4

"R"

1

I11
Calculate

3

4

5

time

1

2

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PMAC运动程序提前运算(中级)

C. No moves ahead Ix92=1, RAPID, HOME, DWELL,"S"
Execute "S" "R" 1 2
2a

3

I11 Calculate 1

I11 2
2a

DWELL time

I11 3

time

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M-变量同步输出(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 X10 X20 M1==1 X50

;linear move mode ;move X-axis to 10 ;move X-axis to 20 ;turn on output #1 ;move X-axis to 50

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

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PMAC PLC 功能
除了运行运动程序, PMAC 还可以运行 PMAC PLC 程 序. PMAC PLC 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

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PMAC PLC
硬件 PLC‘s 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

CLOSE DELETE GATHER OPEN PLC 2 CLEAR IF (M11=1) I130=10000 PLC Statements ELSE I130=8000 ENDIF CLOSE ENABLE PLC 2

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PMAC PLC 类型
前台 PLC (PLC0 or PLCC0)
? ? ?

?

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 (PLC1-31 or PLCC1-31)
? ?

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

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PLC & PLCC 区别

? ?

PLCC’s 是已经编译过的 PLC’s 更快的执行速度:
?
? ? ?

节省了编译时间 整形计算的能力 浮点操作在编译的 PLC程序要快 2到 3 倍 整形操作 (包括布尔型) 要快 20到 30 倍

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后台PLC/PLCC 执行示例
Uncompiled: PLC1, 2, 3…31 Compiled: PLCC1, 2, 3, 4…31
Execution order: PLC1 PLCC1, 2, 3, 4.. PLC2 PLCC1, 2, 3, 4.. PLC3 PLCC1, 2, 3, 4..
PLC0 and PLCC0 are at a higher priority level and can interrupt any of the background PLC's

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PLC 程序控制

I5 = 0 无PLC程序被使能 = 1 前台PLC’s使能 后台PLC’s不使能 = 2 前台PLC’s 不使能 后台PLC’s 使能 = 3 所有 PLC’s 和 PLCC’s 使能
? ? ?

所有的 PLCC 程序在下载时都被单独使能. 现有的 PLC‘s & PLCC‘s 在PMAC上电或复位时自动使能(需I5允 许) ,并且一直保持使能 所有 PLC 禁能以后,只有用使能指令或I5=2/3才能重新允行

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PLC 程序控制 (cont.)
在线指令, 运动程序和PLC程序表达式 ENABLE PLC n DISABLE PLC n 控制程序可以是独立的或成组的 <CONTROL-D> 关掉所有的 PLC 程序 OPEN PLC n打开 PLC n缓冲区 CLOSE 关掉 PLC n缓冲区

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PMAC PLC 程序表达式

1. 条件表达式 (可嵌套) IF({condition}) WHILE({condition}) AND({condition}) OR({condition}) where {condition}={expression}{comparitor}{expression} [AND/OR{expression}{comparitor}{expression}...] 2. 逻辑控制表达式 ELSE ENDIF ENDWHILE 3. 动作表达式 {variable} = {expression} COMMAND “{on-line command}” SEND “{message}” DISPLAY “{message}”

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PLC 定时器延时

DWELL and DELAY 指令只可用于运动程序, PMAC 定时器寄存 器可用于PLC编程的延时使用 4个 PMAC 内存地址可用: PMAC Example: If you wanted a 1 X:$0700,0,24,s second delay in a PLC program Y:$0700,0,24,s X:$0701,0,24,s M70->X:$0700,0,24,s Y:$0701,0,24,s open plc 1 clear
. m70=(1000)*8388608/(I10) while (m70>0) endwhile . close

例: 如果希望在 PLC程序中 实现1s延时

计时器寄存单位是伺服周期. 每个伺服周期寄存器连续递减.

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PLC 定时器延时(中级)
I-Variables I5111-I5112 I5121-I5212 I5311-I5312 I5411-I5412 C.S.# 5 6 7 8 I-Variables I5511-I5512 I5621-I5612 I5711-I5712 I5811-I5812 C.S.# 9 10 11 12 I-Variables I5911-I5912 I6021-I6012 I6111-I6112 I6211-I6212 C.S.# 13 14 15 16 I-Variables I6311-I6312 I6421-I6412 I6511-I6512 I6611-I6612

对于Turbo PMAC, 每一个坐标系有2个定时器由变 量设置: Isx11 and Isx12.
C.S.# 1 2 3 4

Turbo PMAC 计数器延时举例:
M1=1 ; Turn on Machine Output 1 I5111=125*8388608/I10 ; Set timer to 125 msec, in servo cycles WHILE (I5111>0) ; Wait for counter to count down to zero ENDWHILE M1=0 ; Turn off Machine Output 1

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PLC 计数器延时(中级)
Start Read Other PLC's Variable = 初始值

While Variable < Limit

Variable=Variable +1 Perform Desired actions

Perform Desired Actions

End

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PLC 计时器延时(中级)
Start
Timer Register = 延时时间 Read Other PLC's

While Timer Register > 0

Perform Desired actions

Perform Desired Actions

End

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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.

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PMAC 故障判别

?

?

任何系统的故障处理都分2部分:分离故障源和解除故障 ( DIVIDE and CONQUER). 分离指的是缩小故障范围, 尽快找到故障源. PMAC 系统一共有 3 个子系统(sub-systems).
PMAC Software
Firmware User Programs

PMAC Hardware Chips
PMAC内部问题

Machine Cables Connections Systems
外部问题

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软件故障判别

? ?

?

停止所有的PROG AND PLC程序来排除编程中的错误 (<CTRL-D> and <CTRL-A>). 软件查询输入输出状态,借助软件报警来判别. 恢复备份的参数 or $$$***

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判别软件故障

?

使用执行软件检测
?

?
? ? ?

?

全局变量 电机状态 外连线状态 坐标系状态 程序状态 数据采集

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硬件故障判别

? ? ? ? ?

尽量将系统拆成最小系统,分别排除. 比较: 换其他 PMAC, cable... 检查电源 “connector status” 窗口能看到输入? 万用表检查输入输出信号?

?

首要任务是判别故障在PMAC内部还是外部引起.

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举例
没有位置反馈 ? 电机不转 ? Inputs/Outputs 不工作 ? 看门狗报警 ? 不能与 PMAC通讯
?

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没有位置反馈

? ? ? ? ? ? ?

编码器电源正确吗 (+5V and GND)? 检查反馈译码参数 I7mn0, I900(Pmac1), I9n1(Pmac2) 检查编码器转换表 检查 Ixx03 (and Ixx04) 反馈地址 通道激活了吗 (I100=1) 单端输入还是差分输入? 用示波器检查反馈信号

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电机不转

? ? ? ?

? ? ?

?

检查电机 检查跟随误差 检查± 15V 电源( DAC‘s) 检查限位状态 ? If limits are active motor will not move ? Change Ixx24(turbo), Ix25 if necessary 检查Ixx25 使能位是否正确 检查Ixx02 是否设置正确信号输出 检查 PID 和电机参数 ? If at defaults, motor might not move 检查进给倍率(% Command)

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机器 I/O 故障判别
检查控制寄存器是否正确设置 检查输入是否匹配PMAC内存地址 检查I/O板的硬件地址设置 检查 IO 板的实际输入状态. 检查电源 检查控制寄存器是否正确设置 检查输入是否匹配PMAC内存地址 检查I/O板的硬件地址设置 检查电源

?

输入不正常
?

?
? ? ?

?

输出不正常
? ? ?

?

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看门狗报警
检测 5V 供应 没有足够的后台时间 恢复出厂设置 (E3) ,然后重新下载备份参数

?

在PMAC上电时发生
? ? ?

?

随机发生
? ? ?

检测 5V 供应 检查看门狗定时器 (M7000->Y:$000025(turbo)) 一次运行一个PLC程序,分别判断

如果不能解决问题,请尽快与E-MOTION联系返修.

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通讯
检查跳线(PMAC1 universal cpu) 或参数设置(COM波特率) 重启...

? ?

即插即用 (PCI) or 非即插即用(ISA) 串口
? ?

?

USB
?
?

重新插拔 检查驱动程序 (delta tau usb2.0),
检查主机的IP地址 Dos window (ping 192.6.94.2)

?

Ethernet
? ?

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重要提示

? ?

?
? ? ?

你有PMAC的产品说明书吗? 你的PMAC变量备份了吗? 你的机器程序备份了吗? 你有PMAC执行软件CD吗? 你记录下PMAC板卡产品号,软件版本号,固板软件版本号 了吗? 谁是你的产品提供工程师?
?

姓名, 电话

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保养与维修

? ? ? ?

电池寿命 (每年更换) 备件 停产型号 维修

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End of PMAC Training 谢谢!


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