基于PLCopen标准的多轴运动控制模块研究与开发

发布时间：2019-07-20 11:16

【摘要】：针对传统多轴运动控制系统编程语言不统一、通用性差以及依赖于硬件平台等不足,本文基于IEC61131-3标准和PLCopen标准开发了一套具有多轴运动控制功能的上位机控制系统,构建了PLCopen标准多轴功能模块集。上位机运动控制系统提供了以PLCopen标准功能块图作为编程语言的程序编辑界面,并对多轴功能块图程序进行编译、执行操作,最终将每个控制周期中的实时运动控制参数信息输出到下位机硬件平台。根据功能的不同,可将控制系统分为解析系统和执行系统。论文的主要工作总结如下:首先在解析系统中实现编辑界面的搭建以及多轴功能块图程序的编译转换。针对多轴功能块图程序具有多重输入输出轴而难以编译的问题,提出了多轴功能块图程序编译转换算法,在算法中创建了垂直线类,通过对垂直线类进行虚对象分解重组,将复杂的多轴功能块图程序转化为简单的有序树结构集合,并以后序遍历的方式依次访问树结构节点生成IL指令表,优化处理IL指令表后得到十六进制目标文件。编译结果证明本算法能够实现多轴功能块图程序的编译转换,并对转换结果进行优化处理,提高执行系统的读取效率。其次在执行系统中实现了多轴功能块图程序的执行与输出。多轴功能块图程序中没有明确的串并联关系,在功能块模型中加入了BufferMode引脚功能,通过建立信息队列的方式实现了多种速度控制模式下的非顺序执行方式。针对多轴功能块中运动参数较多的问题,本文选择将运动参数封装到结构体对象中,并赋予唯一的标识符进行辨别,这样可以避免反复逐个扫描参数带来的时间浪费,提高了执行系统的扫描效率。根据实际控制需求,在系统中建立了PLCopen标准函数库。最后在以工控机+UMAC运动控制卡为架构的硬件平台上对多轴运动控制模块进行实验验证。实验结果证明,本文设计的多轴运动控制模块功能执行正确,实现了多轴协调运动控制,能够满足实际运动控制要求。
【图文】：

4.9 轴组圆弧运动功能块模插补示意图来说明圆弧插补期时，功能块将要从 Pi点加速度，从而算出在第 i 个YPi(Xi,Yi)Pi+1(Xi+1,Yi+1)Xi+1P1(X1,Y1)P2(X2,Y2)△LiθφiXiRR图 4.10 圆弧插补算法示意期转到的角度 θ 可由公式

由于系统的控制需求。控制器的运算量，在△Li ，导致运动控制精度下降对参数值进行近似处理，算法结构的多轴运动功能块，根电子齿轮，主/从式电子齿轮，在控制过程中是根据主轴，系统对从轴进行运动能块，，输入引脚 RatioNumer是指主轴的目标位置。在从轴按照齿轮比进行同步
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273

【参考文献】

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本文编号：2516687