由插补运动扩展到的

岁酱吖の 提交于 2019-12-17 11:32:22

最近有个项目,需要使用XY两轴十字滑台做圆弧和直线轨迹。进而由西门子PLC去查询相关信息。了解到了以下信息。

插补(interpolation)运动是控制器根据输入点坐标值,对起始点和目标点之间的轨迹做密化的操作,在数控机床上,就是使用硬件或者软件算法将刀具工作点的运动轨迹有限次的逼近预定轨迹的操作。因为控制器输出对每个轴而言,只是一串脉冲信号或者通过通信在通信周期内给出的位置命令信号,所以,可以认为控制器给出的插补运动由电机实际执行后,其实是有限个直线段拟合出来的轨迹。控制器把命令按时间划分为有限个区间,每个区间向关联的驱动器发出多个预定的命令,驱动器再实现为一小段行程,最终,相关轴的有限个极小距离运动从宏观上看就成了规划的实际运动。这个有限的时间区间内,控制器会通过响应的算法计算下一个时间段运动的小段行程值。这个区间越小,控制器的插补控制精度越好,但也不是无限小就无限好。因为刀具加工,振动以及其他因素的影响,小到一定程度以后,再继续小下去实际产出的效果可能不及继续细分的开销。

常用的插补运动有:

这几项插补运动方式需要大量的计算,所以一般插补运动功能的实现,由专用的控制器或控制芯片去做运算,主控制器只负责芯片间的通讯或控制。

 

 通过查资料,发现,我比较熟悉的西门子品牌既能使用插补算法又能做普通工艺处理的控制器有S7-300T和S7-1500T两个系列,这个跟供应商沟通过,他们的技术在听到使用插补运算的时候,给推荐的是S7-1500T+V90通过通讯来实现。但是我自己查手册,并没有发现1500T控制器有插补功能的描述。另外,西门子还有3个类型的运动控制器,比如类似于300的C240-DP和C240-PN,S130模块驱动器附加的SIMOTION D410-2和D4X5-2两种,他们是附加到变频器功率模块左侧的可以分别控制一个或多个功率模块,手册上说他们可以做复杂运动控制,但是编程却是使用的专用编程软件SCOUT而且还有专门的语言MMC,类似于一种符号化语言,C系列应该也是用这个软件编程。另外还有一种基于PC的P320-4E和P320-4S两种,他们都使用的英特尔I7处理器,同时运行win 7系统和PLC软模拟系统(很牛逼),可以不影响运行PLC软模拟系统的情况下重启WIN 7系统。这一点很恶心,不如日系控制器,有专用的运动控制模块,可以实现这些运动。

 

因为目前没有接触太多日系控制器,所以并不是很了解,但是查了相关的手册和参数表。暂时发现以下控制器和运动控制模块组合。

三菱:

  FX5+扩展IO+FX5-20PG-P(两轴脉冲),还有更多轴模块

  IQR+扩展IO+RD77MS2(两轴脉冲),还有更多轴和长线驱动模块

  L+扩展IO+LD75P2(两轴脉冲),还有更多轴和长线驱动模块

欧姆龙

  CJ2+CJ1W-NC281高功能单元(两轴通讯)

  NJ+扩展IO

 

当然,除了PLC,能实现插补运动的还有运动控制卡,但是运动控制卡的供应商只提供基本的底层API,具体实现还需要自己使用C++编写程序,界面等等。真正再要能实现将CAD文件倒成函数命令,还得自己找人编写相关软件。费用可能得好几万。说是不低于4万。

 

不过,还有一种办法,那就是使用国产数控系统。听同事说,比较有名的是广数和华中,价格大概在6000以上,能实现2轴及以上复杂数控加工功能。控制模式有脉冲和通讯。有232或485通讯接口的数控系统,可以通过通信线连接到电脑,使用CIMCO软件与数控系统完成通讯,还可以实时发送G代码文件,然后再去控制数控机床进行加工。而没有通讯但有USB接口的数控系统则可以识别TXT以及其他软件生成的G代码文件,并加载G代码文件到内存中并去执行。

 

说到这里,就又要提到那些可以生成G代码的加工软件了,他们说UG是业界鼻祖,Msatercam两轴切割最牛,还有CAXA也可以生成。还有好多相关的软件,不仅可以生成G代码,还可以仿真轨迹,也是相当厉害了。

同时,市场还有一个切割机和喷涂机的系列数控系统和“套料软件”,看界面功能,应当是专门针对切割成型设计的。数控系统有:上海方菱,上海交大,上海交亿,还有个北京斯达峰。基本都是2轴,3轴或4轴的数控系统,除了显示界面意外,面板比12寸工业触摸屏大一点,有G代码和数字按键,还有切割用其他指令键,比如根据切割弧压随动驱动步进电机调节电极高度。一般没有232通讯口,但是前面板有USB口,问过淘宝店主,说是可以插U盘做G代码导入。界面内有的有平面轨迹类型库,包含了基本的运动轨迹,只需要输入坐标就可以了。

与切割数控系统配套的软甲有FASTCAM和STARCAM,这些软件不贵,淘宝也就几百块钱或不到两千块钱,可以根据输入的文字经过调整,切割文字轨迹,或者根据输入的图形,调整入刀点做固定图形轨迹运动。都是二维运动,最多是其他轴的随动,定制切割系统的。

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