01、功能介紹

　　當設備機構需要高精度、高速加工復雜曲面工件時，通常將該加工軌跡分散成一系列位置點并傳遞給控制器。傳統(tǒng)的軌跡規(guī)劃方法需要在每個分散點上頻繁啟停以完成任務。這種方法不僅降低了精度，而且會對設備結構和電機造成一定的損壞。為了提高加工精度，減少對設備機械結構的損傷，雷賽智能運用23年運動控制行業(yè)寸積銖累的經(jīng)驗，開發(fā)出了支持路徑平滑和軌跡規(guī)劃的小線段前瞻功能，該功能支持直線插補、圓弧插補、螺旋線插補、IO 控制等。

　　功能特點

　　1)實現(xiàn)了線段與曲線混合的連續(xù)路徑，增強運動的平穩(wěn)性。

　　2)支持8軸圓弧(3軸空間、5軸跟隨)、直線插補，每段軌跡輪廓誤差、軌跡段銜接速度可單獨設置。

　　3)插補過程中支持等間距控制IO操作(時間或距離方式)。

　　4)每個坐標系的插補緩沖區(qū)最多可緩存5000段指令(IO/位置/延時)，可在插補運動中寫入新位置和速度指令(FIFO方式)。

　　5)支持前瞻和非前瞻混合插補。

　　02、使用場景

　　小線段前瞻技術在數(shù)控加工、涂膠和激光雕刻等復雜軌跡的加工場景中應用較為廣泛，其高效性和平穩(wěn)性，直接影響了能不能加工及加工質量高低等問題。隨著社會的發(fā)展，更高精度和更多復雜形狀工件的加工需求將會越來越多，因此，雷賽智能推出小線段速度前瞻插補算法庫，滿足雷賽LC、MC、SC系列運動控制PLC在這種高精高速加工場景的應用需求。

　　03、使用示例

　　某涂膠設備工藝需3軸連續(xù)直線插補，支持每段插補位置可設起跳速度、結束速度，根據(jù)每段插補位置控制電平信號輸出(控制開關膠)，要求1.6s內完成一個圖形的涂膠，中間膠段均勻(無波浪形)，拐角處不堆膠，精度在±0.75mm以內。

　　指令介紹

　　庫名稱：MCLA_CONTI_INPOL_ver46.compiled-library

　　插補指令表如下表所示：

　　實現(xiàn)邏輯

　　可以先不關閉緩沖區(qū)，壓入list就可以直接啟動，動態(tài)壓入。

　　一般建議通過以下順序來調節(jié)command_set_config_paras功能塊參數(shù)(前瞻插補允許拐角軌跡誤差TrojecityError、前瞻允許最大拐彎加速度MaxAcc)、command_set_speed_paras功能塊參數(shù)(加速時間Acc_Time和減速時間Dec_Time)，從而達到提高加工效率的目的：

　　1、按照加工工藝和精度要求，設置合理的前瞻插補允許拐角軌跡誤差TrojecityError，根據(jù)工藝需求設定好拐角軌跡誤差值后，再執(zhí)行后續(xù)調節(jié)步驟。

　　2、接著進行前瞻允許最大拐彎加速度MaxAcc設置，一般遵循從小到大調節(jié)的原則(如從1000開始，每次按2倍或10倍遞增)，然后按照事先設定好的加減速時間(Acc_Time和Dec_Time)在設備上調試程序。此時注意觀察不同最大拐彎加速度設置時，設備運行的震動情況(特別是在尖銳角拐彎處)。當大拐彎加速度MaxAcc增大到某值時設備震動較明顯，表示設備能承受的加速度值已達到極限值，可適當把加速度回調一檔，并最終確定改值。另外，若拐彎加速度MaxAcc設置很小時，設備也會出現(xiàn)震動，建議檢查設置的加減速時間(Acc_Time和Dec_Time)是不是過小，過小的加減速時間容易導致急加速和急減速過程，也可能引發(fā)設備震動情況。此時，可先把加減速時間適當調大(如設置為 100～200ms之間)，然后再重新調節(jié)最大拐彎加速度MaxAcc。

　　3、確認輪廓誤差和前瞻加速度以后，可著手插補加速時間和減速時間的調節(jié)，從而實現(xiàn)進一步提高效率的目的。

　　使用步驟

　　1、新建全局變量表，定義一個輸入輸出變量(如圖1)，用于綁定PLC本體輸入輸出端口(如圖2)，以及在PLC的內存中開辟一個小線段前瞻功能數(shù)據(jù)緩沖區(qū);

　　圖1：定義輸入輸出變量

　　圖2：綁定PLC本體IO

       2、建立POU，實例化FB，并關聯(lián)引腳變量，方便在主控程序中傳參，本次主要使用的功能，如下圖所示;

　　·調用command_MCLA_Init_Module功能塊，在PLC中開設前瞻插補空間資源。同樣，當程序結束對運動控制卡的操作時，必須調用command_Conti_Close功能塊釋放運動控制卡所占用的 PLC系統(tǒng)資源，使得所占資源可被其它設備使用。

　　·調用Command_Conti_Open_List功能塊，打開并初始化插補緩沖區(qū)。當bDone=TRUE表示open list成功，該指令需要兩個任務周期完成。

　　·調用Conti_Set_Cmp_Config功能塊，設置連續(xù)插補中IO輸出模式，包括比較源、輸出電平邏輯、電平信號反轉時間等參數(shù)。

　　·調用Conti_Set_Cmp_Enable功能塊，使能連續(xù)插補中IO輸出功能。

　　·調用command_set_config_paras功能塊，設置連續(xù)插補前瞻參數(shù)。小線段前瞻支持圓弧過渡和非圓弧過渡兩種方式，設置軌跡誤差范圍為零時沒有圓弧過渡，不為零時默認有圓弧過渡，且普通連續(xù)插補沒有圓弧過渡功能。前瞻允許最大拐彎加速度MaxAcc控制拐角過渡時的速度大小，一般加速度越大，拐角速度越大，加工效率越高。該加速度一般指機械系統(tǒng)允許的加速度，若設置過大，容易引起機械震動。

　　·調用Command_Conti_Get_List_RemainSpace功能塊，查詢連續(xù)插補緩沖區(qū)剩余插補空間，以滿足壓入所需插補點數(shù)據(jù)。

　　·調用command_set_speed_paras功能塊，設置加速時間、減速時間、起始速度、目標插補速度、停止速度。

　　·調用command_Conti_Add_Io_Action功能塊，配置每段連續(xù)插補位置的IO輸出狀態(tài)。

　　·調用command_Conti_Add_Line功能塊，按數(shù)組方式壓入每段插補位置點。

　　·調用command_Conti_Start功能塊，開始連續(xù)插補。

　　·調用command_Conti_Close功能塊，關閉連續(xù)插補緩沖區(qū)。

　　·調用get_list_state功能塊，讀取指定坐標系的插補器狀態(tài)。0-運行，1-暫停，2-正常停止，3-未啟動,4-空閑。調用open list插補器狀態(tài)為3;調用 conti start后插補器狀態(tài)為 0;運動完成且沒有調conti colse插補器狀態(tài)為 2;其他狀態(tài)為4。

　　·調用Command_Conti_Pause功能塊，用于插補暫停指令。

　　3、編輯控制部分運行，建議用case多分支選擇語句進行控制。

　　Step1：初始化

　　Step2：開緩沖區(qū)

　　Step 3：前瞻插補參數(shù)配置

　　Step 4：設置速度

　　Step 5：設置每段插補中各軸位置，起跳速度、加減速、起始速度、結束速度

　　4、連續(xù)插補中相對與軌跡段起始點IO輸出(段內執(zhí)行)。

　　5、啟動前瞻插補器，插補器坐標系號和

　　6、關閉連續(xù)插補緩沖區(qū)

　　04、軌跡效果

　　例：X、Y軸執(zhí)行4段位置，使用前瞻和非前瞻插補實現(xiàn)一個邊為5cm正方形的涂膠工藝。

　　1、未開啟前瞻測試

　　使用第一組參數(shù)如下：加減速的加速度為162mm/s ，拐角速度為0mm/s。速度為16.2mm/s，未開啟速度前瞻時的速度曲線如下圖3所示。

圖3

　　2、開啟前瞻測試

　　使用第二組參數(shù)如下：加減速的加速度為100mm/s ，拐角速度為0mm/s。速度為16.2mm/s,開啟速度前瞻時的速度曲線如下圖4所示。

圖4

　　通過比較兩種模式下的曲線圖，可以發(fā)現(xiàn)未開啟速度前瞻時，每個線段的起點和終點速度都減速到0，插補時間約為3.5s。開啟速度前瞻后，控制器會對指令間軌跡變化的夾角進行提前識別，比較其與允許的拐角軌跡誤差的大小關系，在拐角較大時減速為0，較小的拐角適當減速，速度不降為0，保證在位置指令連接處平穩(wěn)過渡，插補時間約為1.5s。可見速度前瞻提高了運動的平穩(wěn)性，提高了加工效率。

　　注意事項

　　1、command_set_config_paras功能塊的Plan_Mode速度規(guī)劃類型參數(shù)，在前瞻模式時僅支持對稱梯形，非前瞻模式時支持梯形和S型。

　　2、前瞻模式下目標速度有效，設定的起始速度和結束速度無效，銜接點速度前瞻參數(shù)計算。非前瞻模式時以用戶設定速度參數(shù)運行。

　　3、各項參數(shù)壓入緩沖區(qū)后，應主動關閉緩沖區(qū)，插補器狀態(tài)才能切換到空閑。4、執(zhí)行大量短線段軌跡的場合，最好壓入一定數(shù)量的位置指令再啟動插補，比如100-200段。

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