高精度等间距二维三维PSO输出教程

上节课程我们讲述了多种PSO模式原理和使用方法，本节课程我们主要讲解一下如何使用PSO功能实现高精度等间距输出。
 

ZMC460N双总线控制器

 

 

一、硬件说明

硬件选型的首要要求是支持PSO功能，再分析PSO的应用场合和轴数等选择具体的型号。本例以ZMC460N双总线运动控制器为例展开介绍。

PSO功能用于控制激光或点胶阀的高速开/关，直线插补和平面圆弧插补功能用于完成加工轨迹，连续插补功能用于让多段插补的速度连续，提高加工的效率。

ZMC460N双总线控制器

ZMC460N双总线控制器是正运动技术推出的新一代网络60轴运动控制器（支持EtherCAT总线轴+RTEX总线轴+脉冲轴混合使用），自带六个脉冲轴接口（包含差分脉冲输出和差分编码器输入），通用输出口支持配置为单端脉冲输出，通用输入口支持配置成单端编码器输入。脉冲输出频率最大可达10MHZ，EtherCAT总线的通讯周期最快可达250微秒。

支持12路PSO输出，输出口独立，支持12路同时输出，每个系统周期可比较输出多次，应用场景更为丰富。
 

ZMC460N双总线控制器架构图

 

PSO功能主要通过“HW_PSWITCH2”硬件位置比较输出指令和“HW_TIMER”硬件定时指令实现，下面来讲解一下这两个指令的详细用法。

 

二、指令说明

1.HW_PSWITCH2

案例将会用到HW_PSWITCH2以下几个模式，指令语法说明如下：

（1）Mode=6：矢量比较方式，周期模式，与HW_TIMER一起使用

HW_PSWITCH2(6,opnum,opstate,vectstart,repes,cycledis)

mode：6-启动比较器

opnum：对应的输出口

opstate：第一个比较点的输出状态

vectstart：比较点VECTOR_MOVED当前运动距离

repes：重复周期，一个周期只比较一次

cycledis：周期距离，每隔这个距离输出一次

⊙ 说明： 此模式无需TABLE，坐标均参考矢量坐标，从vectstart的位置开始比较，每隔cycledis距离触发一次比较，重复比较的周期为repes，每次触发比较信号后，保持信号的脉冲宽度由HW_TIMER指令设置。

HW_TIMER可以控制到达一个触发点控制OP反转多次，HW_TIMER周期走完等待下一周期的触发。

 

（2）Mode=7：矢量比较方式，采用TABLE，与HW_TIMER一起使用

HW_PSWITCH2(7,opnum,opstate,tablestart,tableend [,optimeus,optimes,cyctimeus])
 

mode：7-启动比较器，opstate不翻转，方便与HW_TIMER配合使用

opnum：对应的输出口

opstate：第一个比较点的输出状态

tablestart：第一个比较点VECTOR_MOVED坐标所在TABLE编号

tableend：最后一 个比较点VECTOR_MOVED坐标所在TABLE编号

[以下参数和HW_TIMER二选一，HW_TIMER单独写可以动态调整参数]

optimeus：动态调整HW_TIMER的有效时间

optimes：动态调整HW_TIMER的触发脉冲数，0-不输出

cyctimeus：动态调整HW_TIMER的脉冲周期时间

⊙ 说明： 比较点写在TABLE中，坐标均参考矢量坐标，每到达一个TABLE比较矢量位置触发OP，此时OP的脉冲宽度和每次触发的比较次数由HW_TIMER控制；到达下一个TABLE位置，OP再次触发。

2.HW_TIMER

硬件定时器，用于硬件比较输出后一段时间后还原电平。HW_TIMER只有1个，每次调用会强制停止之前的调用。

不使用或比较完成时使用HW_TIMER(0)关闭。

HW_TIMER(mode,cyclonetime,optime,reptimes,opstate,opnum )

mode：0停止，2-启动

cyclonetime：周期时间，us单位

optime：有效时间，us单位

reptimes：重复次数，启动模式，reptimes =0时，软关闭HW_TIMER，原来的脉冲没有完成的，会继续输出完成

opstate：输出缺省状态，输出口变为非此状态后开始计时

opnum：输出口编号，必须能硬件比较输出的口

⊙ 说明： 参数设置可参考下方示意图，此指令的效果是固定时间周期输出，设置每个周期的有效输出的时间和重复输出的次数。

⊙使用HW_TIMER硬件定时无法仿真，只能在控制器平台运行。

 

 

三、二维等间距PSO输出

等距比较输出模式，不管运动速度和运动轨迹如何变化，始终固定距离输出脉冲，使得输出在空间上分布是均匀的，示意图如下。
 

上节描述的模式中，有几种模式都能实现XY平面的等距输出，例如现有一段上左图所示的轨迹，采用直线+圆弧+直线组成，每间隔10个距离比较输出一次，一共比较12次，等间距输出的方法参见下方例程的说明。

   例程：采用mode=6，矢量比较模式，结合HW_TIMER硬件定时，采用两轴的合成矢量位置作为比较的参考坐标位置，实现上方示意图的效果，使用方便，无需计算位置坐标，精度高。

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RAPIDSTOP(2)
WAIT  IDLE(0)
WAIT  IDLE(1)
'基础轴参数设置
BASE(0,1)          '选择XY轴
'ATYPE=4,4         '1-脉冲轴类型，比较DPOS；4-带编码器反馈轴类型，比较编码器的反馈位置MPOS
UNITS=100,100
SPEED=100,100
ACCEL=1000,1000
DECEL=1000,1000
MERGE=ON,ON
SRAMP=50,50      's曲线速度平滑
OP(0,OFF)
'将当前位置设置为0,0
DPOS=0,0
MPOS=0,0
DIM WidthTime,Interval,StartPos,EndPos
WidthTime = 20000    '脉冲宽度20000us
Interval = 10        '脉冲间隔 
StartPos = 10       '触发起始位置
EndPos = 130         '结束位置
FORCE_SPEED=60       'SP速度
MOVEABS(0)           '运动到0位
WAIT IDLE
VECTOR_MOVED = 0     '插补矢量距离清0
DIM iTime
iTime =ABS(EndPos - StartPos) \ Interval      '计算比较次数
TRACE StartPos,iTime,Interval,WidthTime
HW_PSWITCH2(2)    '清空HW比较缓冲区
HW_PSWITCH2(6,0,ON,StartPos,iTime,Interval)   '从StrartPos触发比较间隔Interval比较iTime次
HW_TIMER(2,WidthTime+100,WidthTime,1,OFF,0)    '输出触发变成ON后，打开WidthTime us后关闭输出
DELAY(10)
TRIGGER        '启动示波器
MOVEABS(50,0)  '开始运动
MOVECIRCABSSP(75,25,50,25,0)
MOVEABS(75,75)
WAIT IDLE      '等待运动停止
HW_PSWITCH2(2) '清空HW比较缓冲区
END

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示波器采样波形如下：采样5个通道的波形，依次为轴0的目标位置，轴1的目标位置，输出口0，轴0和轴1插补的矢量合成位置，轴0和轴1插补的运行速度。

每间隔10个单位距离比较一次，一共比较12次，由HW_TIMER可精准控制输出脉冲的宽度，输出频率更快，整体精度更高。

XYZ模式下的比较输出波形：

综上所述，等距比较场合，使用模式6较为方便，只需要得出比较的距离和OP输出的时间即可，模式6可用于单轴和多轴插补场合的比较。模式5和模式7也能实现上述功能。

 

 

四、三维等间距PSO输出

1.三维等间距PSO输出示例

例程： 采用模式7，模式6是按指令设置的触发距离周期输出，模式7的输出位置由TABLE的数据点控制，输出位置更灵活，可实现上例等距输出，也可实现灵活间隔的输出。

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RAPIDSTOP(2)
WAIT  IDLE(0)
WAIT  IDLE(1)
WAIT  IDLE(2)
'基础轴参数设置
BASE(0,1,2)         '选择XY轴
'ATYPE=4,4,4        '1-脉冲轴类型，比较DPOS；4-带编码器反馈轴类型，比较编码器的反馈位置MPOS
UNITS=100,100,100
SPEED=100,100,100
ACCEL=1000,1000,1000
DECEL=1000,1000,1000
MERGE=ON,ON
SRAMP=50,50,50      's曲线速度平滑
OP(0,OFF)
'将当前位置设置为0,0
DPOS=0,0,0
MPOS=0,0,0
FORCE_SPEED=60  'SP速度
MOVEABS(0,0,0)  '运动到0位
WAIT IDLE
VECTOR_MOVED = 0  '插补矢量距离清0
DIM WidthTime,T_Startnum,Pointnum
WidthTime = 10000 '脉冲宽度10000us
T_Startnum = 0    '比较点起始table编号
Pointnum = 8      '比较点个数
TABLE(T_Startnum,10,30,50,70,90,110,130,150)  '比较点坐标设置，起始table位置T_Startnum，8个点
HW_PSWITCH2(2)    '清空HW比较缓冲区
HW_PSWITCH2(7,0,ON,T_Startnum,T_Startnum+Pointnum-1)   '模式7
HW_TIMER(2,WidthTime+100,WidthTime,1,OFF,0)            '输出触发变成ON后，打开WidthTime us后关闭输出
DELAY(10)
TRIGGER             '启动示波器
MOVEABS(100,80,90)  '三轴直线插补
WAIT IDLE           '等待运动停止
HW_PSWITCH2(2)      '清空HW比较缓冲区
END

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波器采样波形如下：采样6个通道的波形，依次为轴0的目标位置，轴1的目标位置，轴2的目标位置，输出口0，轴0轴1轴2插补的矢量合成位置，轴0轴1轴2插补的运行速度。

Table存储的比较点矢量位置为10,30,50,70,90,110,130,150，共8个点，每到一个点触发比较，由HW_TIMER可精准控制输出脉冲的宽度，输出频率更快，整体精度更高。

 

 

 

审核编辑 黄昊宇