EtherCAT运动控制器在数控加工手轮随动中的应用

描述

本文以正运动技术具备专用手轮接口的运动控制器ZMC408CE为例,介绍手轮、手轮的作用及原理、控制器手轮接口接线以及手轮程序配置。

01 手轮作用及原理 

  手轮也称手摇脉冲发生器,主要用于数控机床、立体加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心等数控设备。当手轮旋转时,编码器产生与手轮运动相对应的信号,通过数控系统选定座标并对座标进行定位。

手动脉冲发生器它中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,摇动手轮后,由光电发射和接收器件读取,获得2组正弦波信号HA、HB,每个正弦波相差90度相位差。由于HA、HB两信号相差90度,可通过A相在前还是B相在前,给出正转脉冲或反转脉冲去控制伺服电机正转或反转。

接口

    02 手轮介绍   

1.通过手轮上的“轴选择旋钮”选择需要移动的坐标轴;

2.通过“倍率选择旋钮”选择合适的移动倍(×1/×10/×100);

3.旋转“手轮摇柄”移动坐标轴。顺时针旋转为正向移动,逆时针旋转为负向移动,旋转速度快慢可以控制坐标轴的运动速度;

4.按钮“急停”,紧急停止手轮运动;

5.控制器手轮接口为双排标准DB15母头,需要手轮接头为双排标准DB15公头。

接口

接口




手轮接口图示

  03 控制器手轮接口接线 

1.硬件介绍

案例采用ZMC408CE运动控制器,具备专用的手轮接口。

接口


ZMC408CE是正运动技术推出的一款高性能EtherCAT总线运动控制器,核心技术采用了先进的FPGA技术,实现硬件位置比较输出、精准输出功能,保证连续轨迹加工的出色性能和稳定性,以及动态数据捕获的实时性,从而实现更加精准控制和提高生产效率和品质。


ZMC408CE支持EtherCAT总线轴 + 脉冲轴混合插补,可脱机或联机运行,可控电机轴数8轴,特殊型号提供16或32轴可选,支持ZDevelop + 多种高级上位机混合编程,可以实现点位运动、电子凸轮、直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工和30+种机器人模型的控制。

ZMC408CE产品亮点

1.高性能处理器,提升运算速度、响应时间和扫描周期等;

2.一维/二维/三维、多通道视觉飞拍,高速高精;

3.位置同步输出PSO,连续轨迹加工中对精密点胶胶量控制和激光能量控制等;

4.多轴同步控制,多坐标系独立控制等;

5.EtherCAT同步周期可快至125us;

6.EtherCAT总线和脉冲轴混合插补;

7.直线插补、任意空间圆弧插补、螺旋插补、样条插补等;

8.应用灵活,可PC上位机开发,也可脱机独立运行;

ZMC408CE视频介绍

2.控制器手轮接口MPG定义

接口 引脚号 信号 说明
接口 1 H-5V 5V电源输出正极,专为手轮供电
2 HA- 编码器A相信号(IN40)
3 HB- 编码器B相信号(IN41)
4 HEMGN 紧急停止信号(IN51)
5 NC 悬空
6 HX1 选择X1倍率(IN42)
7 HX10 选择X10倍率(IN43)
8 HX100 选择X100倍率(IN44)
9 HSU 轴选3(IN48)
10 HSV 轴选4(IN49)
11 EGND 5V电源输出负极,信号公共端
12 HSW 轴选5(IN50)
13 HSZ 轴选2(IN47)
14 HSY 轴选1(IN46)
15 HSX 轴选0(IN45)
注意:
1.5V电源输出仅为手轮供电,切勿为其他设备供电。
2.该接口中的所有信号均为数字输入信号,编号为IN(40-51)。



3.手轮接线参考

接口



4.注意事项




手轮编码器轴接口接线原理如上图所示,手轮厂家的设计多种多样,请先查看手轮内部的设计图后与运动控制器确认正确后谨慎接线;请使用双绞屏蔽线,尤其是环境恶劣的场合,务必使屏蔽层充分接地。

04 程序配置   

1.参考以上手轮接线示意图正确连接手轮和控制器;

2.上电后请选EtherNET、RS232、RS485任一种接口连接ZDevelop;

3.配置轴号:该控制器手轮接口无可用默认AXIS轴号(映射需避开脉冲轴号),必须进行重映射,操作步骤如下:

BASE(目标轴号)     '重映射的轴号
ATYPE(目标轴号)=0  '轴类型设为0
BASE(8)            '手轮接口初始轴号8(无效的)
ATYPE(8)=0         '手轮接口初始轴类型设为0
AXIS_ADDRESS (目标轴号)= (-1<<16)+8      '将初始轴号8绑定到目标轴号
ATYPE(目标轴号)=3     '设置手脉轴轴类型为正交编码器类型

4.配置IO:根据需要赋予轴选(HSX,HSY,HSZ,HSU)和倍率(HX1,HX10,HX100)以及紧急停止(HEMGN)功能;这些信号本质为数字输入信号,有固定的编号(参见上节),但无固定的功能,需要ZDevelop开发;其名称为推荐配置的功能,轴选即为CONNECT同步运动的被连接轴,倍率即CONNECT比率。

5.完成以上配置即可开始使用手轮。

程序示例如下,运行下方程序后,便可实现手轮的控制。

 

'不同控制器型号,手轮轴号,倍率和轴选择IN编号不一样,参考控制器使用手册,本例程使用控制器型号为ZMC408CE
'不同手轮控制轴数不一样,本例程控制轴数为6个


'轴号设置
global const axis_X  = 0    'X轴
global const axis_Y  = 1    'Y轴
global const axis_Z  = 2    'Z轴
global const axis_U  = 3    'U轴
global const axis_V  = 4    'V轴
global const axis_W  = 5    'W轴
global const def_R      = 8    '手轮默认轴号
global const axis_R  = 10    '手轮重新映射轴号 


'倍率IN编号设置
const io_Handlow = 42  '1倍率
const io_Handmid = 43  '10倍率
const io_Handhigh = 44  '100倍率


'轴选择IN编号设置 
const io_HandX = 45    '手轮X轴
const io_HandY = 46    '手轮Y轴
const io_HandZ = 47     '手轮Z轴
const io_HandU = 48   '手轮U轴
const io_HandV = 49     '手轮V轴
const io_HandW = 50   '手轮W轴


'紧急停止信号IN编号设置
const io_HandEMGN = 51   '急停
global dim conflag      '手轮连接轴标记
conflag = -1
ATYPE(def_R) = 0 '还原轴 8 轴类型
ATYPE(axis_R) = 0 '还原轴 10 轴类型
AXIS_ADDRESS(axis_R) = (-1<<16)+ def_R '将 MPG 手脉轴地址映射到轴 10
ATYPE(axis_R) = 3 '设置手脉轴轴类型为正交编码器类型
UNITS(axis_R) = 1 '设置手脉轴脉冲当量脉冲为单位
While 1
  if  in(io_handX) = on  then
    if in(io_handlow) = on then
      connect(1, axis_R) axis(axis_X)  '链接到轴X, 倍率 1
    elseif in(io_handmid) = on then
      connect(10, axis_R) axis(axis_X)  '链接到轴X, 倍率 10
    elseif in(io_handhigh) = on then
      connect(100, axis_R) axis(axis_X)  '链接到轴X, 倍率 100
    endif
    conflag = axis_X
  elseif  in(io_handY) = on  then
    if in(io_handlow) = on then
      connect(1, axis_R) axis(axis_Y)  
    elseif in(io_handmid) = on then
      connect(10, axis_R) axis(axis_Y)  
    elseif in(io_handhigh) = on then
      connect(100, axis_R) axis(axis_Y)  
    endif
    conflag = axis_Y
  elseif  in(io_handZ) = on  then
    if in(io_handlow) = on then
      connect(1, axis_R) axis(axis_Z)
    elseif in(io_handmid) = on then
      connect(10, axis_R) axis(axis_Z)  
    elseif in(io_handhigh) = on then
      connect(100, axis_R) axis(axis_Z)  
    end if
    conflag = axis_Z
  elseif  in(io_handU) = on  then
    if in(io_handlow) = on then
      connect(1, axis_R) axis(axis_U)
    elseif in(io_handmid) = on then
      connect(10, axis_R) axis(axis_U)  
    elseif in(io_handhigh) = on then
      connect(100, axis_R) axis(axis_U)  
    endif
    conflag = axis_U
  elseif  in(io_handV) = on  then
    if in(io_handlow) = on then
      connect(1, axis_R) axis(axis_V)
    elseif in(io_handmid) = on then
      connect(10, axis_R) axis(axis_V)  
    elseif in(io_handhigh) = on then
      connect(100, axis_R) axis(axis_V)  
    endif
    conflag = axis_V
  elseif  in(io_handW) = on  then
    if in(io_handlow) = on then
      connect(1, axis_R) axis(axis_W)
    elseif in(io_handmid) = on then
      connect(10, axis_R) axis(axis_W)  
    elseif in(io_handhigh) = on then
      connect(100, axis_R) axis(axis_W)  
    endif
    conflag = axis_W
  elseif conflag <> -1 then    '取消连接
    cancel(2) axis(conflag)
    conflag = -1
  elseif   in(io_HandEMGN) = off  then
      RAPIDSTOP(2)
  endif 
Wend

 




本次,正运动技术EtherCAT运动控制器在数控加工手轮随动中的应用,就分享到这里。



 审核编辑:汤梓红

 

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