经济型EtherCAT运动控制器(九):示波器使用

XPLC006E功能简介

XPLC006E是正运动运动控制器推出的一款多轴经济型EtherCAT总线运动控制器,XPLC系列运动控制器可应用于各种需要脱机或联机运行的场合。
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XPLC006E自带6个电机轴,最多12轴运动控制(含虚拟轴数),支持12轴直线插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴设置等功能。

XPLC006E支持多任务同时运行,同时可以在PC上直接仿真运行,编程方式多种可选,支持ZDevelop软件的Basic/PLC梯形图/HMI组态和常用上位机软件编程。

XPLC006E只支持EtherCAT总线轴,不支持脉冲轴和编码器轴。采用EtherCAT总线与驱动器通讯,1ms的刷新周期。

XPLC006E支持PLC、Basic、HMI组态三种编程方式。PC上位机API编程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

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→此款产品有XPLC004E、XPLC006E、XPLC008E三个不同轴数的型号可选。

XPLC864E功能简介

XPLC864E在XPLC006E的功能基础上做了升级(即上节介绍的XPLC006E的功能都支持),部分资源空间优于XPLC006E,使用方法基本一致,不同之处在于XPLC864E,硬件支持32点输入、32点输出、2个ADC、2个DAC,支持脉冲轴和总线轴混合使用,总实轴轴数为8,除了带EtherCAT接口之外,输出口硬件上可配置为8个轴的脉冲方向信号输出,另带两路编码器输入,可由输入口配置。

XPLC864E支持PLC、Basic、HMI组态三种编程方式。PC上位机API编程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

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XPLC系列经济型EtherCAT总线运动控制器支持多种编程方式,支持使用正运动技术自主研发的ZDevelop开发环境的Basic语言和PLC梯形图,上一节讲解了控制器的轴参数与运动指令说明,本节内容主要讲解控制器的示波器使用。

一、示波器的作用

示波器属于程序调试与运行中极其重要的一个部分,用于把肉眼看不到的信号转换成图形,便于研究各种信号变化过程,例如当前轴的速度和位置变化情况。

示波器利用控制器内部处理的数据,每隔一定的时间获取数据的当前值,然后把获取到的该数据的所有值显示成随时间变化的图形,利用示波器可以显示各种不同的信号,如轴参数、轴状态等。

在“视图”→“示波器”中,打开示波器窗口,示波器窗口如下图。

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⊙示波器必须先启动后触发才能成功采样。打开示波器,设置好相关参数之后点击“启动”,可点击“手动触发”采样,也可在程序里加入“TRIGGER”指令自动触发示波器采样。

二、示波器面板介绍

1.主界面

示波器主界面的按钮功能阐述。

(1)基础设置

设置:打开示波器设置窗口,设置示波器相关参数。

启动:启动示波器(表示示波器准备好,等待触发采样)。

停止:停止示波器采样。

水平刻度:YT模式下横轴(时间)一格的刻度,其他模式下此参数无效。

<<:按下隐藏通道名称和峰值显示,只显示通道编号。

连续采集:不开启连续采集时,到达采样深度后便停止采样,开启了连续采集之后示波器会持续采样。

跟随:开启跟随后,横轴自动移动到实时采样处,跟随波形显示。

手动触发:手动触发示波器采样按钮(自动触发使用TRIGGER指令)。

导入导出:将示波器采样的数据点导出txt文件,再次加载显示点击导入,详细说明参加下节。

(2)显示模式

YT模式:不同数据源随时间变化的曲线。

XY模式:显示两个轴在某个平面的合成轨迹,将第一二个通道的曲线合成显示,适用于两轴插补。

XYZ模式:显示三个轴在空间的合成轨迹,将第一二三个通道的曲线合成显示,适用于三轴插补。

(3)采样数据设置

显示:选择当前通道曲线是否显示。

编号:选择需要采集的数据源编号,需参考数据源,如:轴号、数字量IO编号、模拟量IO编号、TABLE编号、VR编号、MODBUS编号等。

数据源:选择采集的数据类型,如下图,下拉菜单选择,多种类型参数可选。

偏移:波形纵轴偏移量设置。

垂直刻度:纵轴一格的刻度。

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⊙若要设置示波器参数,如轴编号、数据源以及启动示波器设置窗口,要先停止示波器再设置。

2.设置界面

点击主界面的“设置”按钮,弹出如下图所示“示波器设置”窗口。

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通道数:要采样的数据通道总数,最多支持8通道同时采样。

深度:总共采样的数据次数,深度越大采样的数据点越多,连续采集模式下此数据无效。

间隔:采样时间间隔,此参数参考系统周期SERVO_PERIOD,系统周期出厂默认为1ms,即间隔设置为1表示1ms采样一次,系统周期与控制器固件版本有关。一般来说,间隔越小,采样数据越准确,单位时间内数据量越大。

TABLE位置:设置不开启连续采集时抓取数据存放的位置,一般默认自动使用TABLE数据末尾空间,也可以自定义配置,但是设置时注意不要与程序使用的TABLE数据区域重合;连续采集下采样数据缓存在PC。

背景颜色/通道颜色:设置背景与每个通道波形对应的颜色。

显示类型:点和线段两种曲线类型可选。线段是将采样点集拟合成线,更容易发现异常的数据。

导出参数:需要导出示波器数据时采样前勾选,等待采样结束,在主界面选择导出。

3.示波器采样数据导入导出

导入:示波器必须在停止状态下才能导入数据,导入成功能将采样波形复现出来。

导入采样数据方法:点击“导入”,选择导入的数据文件为之前从示波器导出的文件类型后打开即可。

导出:导出参数包括示波器参数设置情况,以及各个通道的数据类型和每个采样点数据。

导出采样数据方法:先在设置里勾选“导出参数”,启动示波器采样,采样完成后点击“导出”,选择文件夹保存示波器数据,导出数据为文本文件。

如下图,采样轴0的DPOS位置和MSPEED速度两个通道导出的数据。

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三、示波器采样方法

1.示波器采样参考步骤

第一步:打开工程项目,连接控制器或仿真器,再打开示波器窗口(操作示波器窗口之前需要连接到控制器或仿真器才可以操作)。

第二步:在示波器窗口点击“设置”,选择采样通道数,采样深度,采样间隔,采样数据TABLE存储位置(一般来说自动使用TABLE数组末尾空间即可)和采样类型等,设置完成确认保存当前设置。

第三步:再选择采样数据编号和数据源

第四步:参数设置完毕,点击“启动”按钮,等待触发采样。

第五步:将程序下载到控制器运行,程序里需要包含TRIGGER自动触发示波器采样指令,此时示波器开始采样,显示出不同数据源的波形。可调整显示刻度和波形偏移,便于观察不同波形。

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⊙若波形精度不高或显示不完整,可点击“停止”按钮后再打开“设置”,调整好采样间隔和采样深度后重新执行上述采样过程。

⊙若需要采样的时间较长,开启“连续采集”功能。

2.示波器使用注意事项

(1)连续采集功能

不选择连续采集时,到达采样深度后示波器自动停止采样。

在示波器主界面勾选连续采集,再开启示波器,示波器触发采样后会持续采样,到达采样深度后仍继续采样,忽略设置的采样深度,直到按下停止才会停止采样。

连续采集的所有波形采样数据均能导出。

(2)XY模式/XYZ模式

由于这两种采集模式是把前两个/三个通道的数据合成,要注意数据源的类型,有部分数据合成是没有意义的,比如速度和位置曲线的合成曲线便无意义,一般用于查看合成插补轨迹。

(3)示波器采样时间计算

例如: 深度:10000,间隔:5

非连续采集模式下,如果系统周期SERVO_PERIOD=1000,也就是1ms轨迹规划周期,间隔5表示每5ms采集一个数据点,一共采集10000次数据,采集时间长度为50s。

采样时间间隔最小为一个系统周期,设置更小无效。

(4)TABLE数据末尾存储空间计算

非连续采集模式设置抓取数据存放的位置,一般默认自动使用TABLE数据末尾空间,此时根据采样数据占用空间大小自动计算起始空间地址。

计算方法:采样数据占用空间大小=通道数*深度

:若控制器的TABLE空间大小为320000,采样4个通道,深度为30000,每个采样点占用一个TABLE,所以会占用4*30000 = 120000个TABLE位置,320000-120000=200000,此时TABLE的起始位置为200000

数据存放的位置也可以自定义配置,若按上面的通道数和深度,起始TABLE空间自定义时不能超过200000,否则无法设置,如下图所示。

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⊙示波器采样数据占用的空间不要与程序使用的TABLE数据区域重合。

⊙控制器TABLE空间大小可使用TSIZE指令读取、在“控制器状态”窗口查看或在线命令“?*max”打印查看。

四、示波器使用例程

1.直线插补的例程

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(1)YT模式下三个轴的DPOS位置随时间变化的曲线

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(2)XYZ模式下三轴位置合成轨迹,即为实际加工的轨迹

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2.自动凸轮飞剪的例程

假设要切的型材长度为4m,工作台运行距离1m,轴1为基本轴(型材传送),轴0为跟随轴(追剪工作台),OUT0口控制刀具,飞剪部分程序如下:

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速度和位置的波形如下图:轴1为匀速运动的传送带,轴0为追剪轴。

工作台(跟随轴)的运动距离:0.4(加速阶段)+0.2(跟随同步)+0.4(减速阶段)=1m单位,然后-1m返回运动。

型材(参考轴)的运动距离:1+0.8+0.2+0.8+1.2=4m单位,全程匀速。

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3.单轴PSO位置同步输出

硬件比较输出指令触发后,到达比较点输出OP信号,PSO示意图如下图所示,以ZMC432为例进行演示。

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输出随轨迹变化的波形如下图,HW_PSWITCH2控制每到达一个TABLE点位置OP便反转一次,TABLE的所有点比较结束之后,OP不再反转,保持最后一次的电平状态。

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4.二维或者三维的PSO输出

二轴PSO位置同步输出,到达比较点输出OP信号,以ZMC432为例进行演示。

PSO功能支持固定周期输出,也支持固定距离输出,如下右图,固定距离输出使得在拐角等需要减速的场合,拐角处的输出也是均匀的,不会堆积。

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(1)YT模式下的波形如下图所示

比较20个点,每次比较OP反转一次,每段运动最后部分因为加入了SRAMP速度平滑处理,处于减速段,所以相同距离,运动时间更长,OP反转的时间间隔也相应延长。

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(2)XYZ模式下的3D波形如下图所示
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