倍福TwinCAT(贝福Beckhoff)应用教程13.1 TwinCAT控制松下伺服 NC高级

本节主要演示了使用自定义函数实现电机的运动（梯形曲线和S曲线都有实现），这里的JOG+和JOG-，针对单个关节实现了PTP的运动（跟贝福的MoveAbsolute功能块实现效果一致），在此没有介绍运动控制算法的具体原理，不理解的可以网上搜索梯形曲线和S曲线的文章，并不只是非标自动化需要用到控制电机的PTP运动，比如升降机，电梯，或者凡是需要匀滑启停的电机控制，都逃不过要用到这方面的知识，读者也可以自己测试5次或者7次等其他自定义加速曲线，每一种运动给出的位置，速度，加速度都会有不同的效果。

 

上一节我们提到了使用简单的Y=X+V*t的方式控制轴JOG正反转，并且位置曲线是折线（因为速度从0直接下一个周期就是目标速度，速度没有一个平滑过渡，导致位置也是不平滑的）。这里我们除了可以监控位置，还可以监控速度和加速度。可以发现给出的位置，速度都比较光滑，没有锐利的过渡（加速度是三角形，如果设置为不同的A,V,J参数，也可能是梯形，但是不管怎样，这样的运动效果是比较稳定可靠的）

 

为了让函数更加简单和通用，JOG运动可以认为是多轴联动的一种特殊情况。比如AB两轴，A_1和B_1是他们的起始位置，A_2和B_2是他们的结束位置，如果A_2=A_1+99999（一个很大的值），B_2=B_1，那就成了针对A轴的正向JOG运动，而如果A_2不等于A_1，B_2也不等于B_1，那么就是最一般的多轴的联动（可以参考机器人学导论，整个流程大致是计算最大关节差值，根据给定的速度，加速度，加加速度对每个轴均一化，然后在每个周期都给出针对每个轴的方程位置），因此在本程序的最后也给出了两点PTP运动的实现（标记A点，走到A点，标记B点，走到B点以及AB两点的循环运动），当然也可以人为的填写一个要走的目标位置，然后走（MOVEJHMI）。

 

JOG按钮按下的时候切换到一个状态，松开的时候再切换到另一个状态。由于没有使用贝福的运动功能块，停止的时候也不再使用贝福的Halt命令。而是采集当前的位置，速度，并以指定的加速度平滑的减速到0（读者可以自己尝试把减速度改大改小，看滑出去的距离，也可以取消这种平滑过渡，直接下个周期不给位置，看立即停下来的效果。尤其是当正在进行运动的时候，TWINCAT每个周期都会计算出来下一个周期的位置，速度，加速度，当切换状态的时候，不给位置或者给的位置和当前位置差异太大，都会造成机器的震动，停止不平滑对机器是有损伤的，不断测试状态切换的时候给位置的效果可以加深对运动控制和TWINCAT实时性的理解）

 

比上一节有所改进，除了标记零点，还实现了位置和速度的软限位（标记零点的数据文件是Bias.txt，限位的数据文件是Limit.txt，都在C盘根目录下，这些文件打开是乱码，但是实际上保存的确实是要保存的数据）。当位置或者速度超差的时候（一般软限位会做在硬限位前面一点，如果碰到硬限位开关再停止，万一速度太大撞过去也刹不住，还是会有损害）。需要注意的是，虽然我在控制的是直线模组，但是我还是可以认为每个轴指定的是角度（跟机器人一样看，我要限制的位置比如是-30弧度到50弧度，那么就是对应几百几千度，也可能对应了几百mm，只是一个限制值而已没有必要太精确，但是这样却可以统一单位，我控制两轴模组到某个目标点，也是发给他每个关节的弧度值，显示在HMI上是角度值）

 

此外还有很多其他额外的小功能可以研究，例如使用一个按钮对所有电机全部上下使能（上使能之后等一会就执行ExtFeed Enable），例如运动的暂停和继续，急停和解除急停。总而言是，进行到这里整个代码量已经比较大了，也比较容易构建成一个完整的两轴运动的项目，如果要继续扩充三轴或者更多轴，也是比较方便的。当然这里还没有涉及到运动学和动力学算法，比如没法控制机器画直线画圆，这些将在下一节继续讲，有了这部分的基础后续的算法就会比较好做（至少我们无须担心算法的错误导致电机飞车，因为有位置和速度的保护）

 

 

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