RM_Axis – Osa pro řízení pohybu

Symbol blokuPotřebná licence: MOTION CONTROL
PIC

Popis funkce
Blok RM_AXIS je základní blok osy pro řízení pohybu. Představuje sdílenou strukturu, kde jsou uloženy všechny stavy a parametry osy. Algoritmus tohoto bloku se stará o kontrolu nastavených mezí, havarijní zastavení v případě potřeby a přepočet všech stavů a výstupů pro případ, že žádný blok není aktivní, ale osa (motor) má nenulovou rychlost. Výstupem tohoto bloku jsou pouze požadované hodnoty polohy, rychlosti, popřípadě zrychlení a momentu. Pokud nejde o virtuální osu a osa je spojena s reálným motorem, je nutné realizovat ještě regulátor polohy a rychlosti, který není součástí tohoto bloku – zpětnovazební signály jsou použity pouze pro kontrolu správné činnosti regulátoru, například odchylka nesmí překročit stanovenou mez, viz dále. Dále je mohou využívat některé speciální bloky, například bloky pro nalezení výchozí polohy.

Parametry tohoto bloku jsou stejné, jaké vyžaduje PLCopen pro osu. Pokud jsou zadány parametry nesprávně (nekonzistentně), výstup errorID je nastaven na hodnotu -700 (neplatný parametr) a všechny ostatní bloky navázané na osu skončí s chybou -720 (obecná chyba).

Implicitní hodnoty parametrů (zejména limity na rychlost a zrychlení) jsou záměrně nastaveny na 0, což je nedovolená hodnota. Všechny parametry tak musí nastavit uživatel podle skutečných možností připojeného motoru a stroje.

Vstupy

HLD

Pozastavení

bool

off ..

pohyb je povolen

on ...

osa je zablokována a žádný pohyb není možný

ActualPos

Skutečná poloha osy

double

ActualVelocity

Skutečná rychlost osy

double

ActualTorque

Skutečný moment/síla osy

double

LIMN

Koncový spínač v záporném směru

bool

LIMZ

Koncový spínač pro nulovou polohu

bool

LIMP

Koncový spínač v kladném směru

bool

Výstupy

axisRef

Odkaz na osu (přípustné je jen spojení RM_Axis.axisRefuAxis nebo yAxisuAxis)

reference

CommandedPosition

Požadovaná poloha osy

double

CommandedVelocity

Požadovaná rychlost osy

double

CommandedAcceleration

Požadované zrychlení osy

double

CommandedTorque

Požadovaný moment/síla

double

iState

Stav osy pro řízení pohybu

long

0 ....

Disabled (osa blokována)

1 ....

Stand still (osa připravena)

2 ....

Homing (hledání výchozí polohy)

3 ....

Discrete motion (jednorázový pohyb)

4 ....

Continuous motion (trvalý pohyb)

5 ....

Synchronized motion (pohyb synchronní s jinou osou)

6 ....

Coordinated motion (osa řízena blokem pro koordinovaný pohyb)

7 ....

Stopping (zastavování nebo dočasné blokování)

8 ....

Error stop (zastavování nebo blokování osy po chybě)

ErrorID

Kód chyby

error

i ....

obecná chyba systému REX

Parametry

AxisType

Druh osy  1

long

1 ....

lineární osa

2 ....

cyklická osa s cyklickým polohovým senzorem

3 ....

cyklická osa s lineárním polohovým senzorem

EnableLimitPos

Příznak kontroly maximální polohy v kladném směru

bool

SWLimitPos

Maximální hodnota v kladném směru (pro kontrolu)

double

MaxPosSystem

Maximální hodnota v kladném směru (fyzický doraz)

double

EnableLimitNeg

Příznak kontroly maximální polohy v záporném směru

bool

SWLimitNeg

Maximální hodnota v záporném směru (pro kontrolu)

double

MinPosSystem

Maximální hodnota v záporném směru (fyzický doraz)

double

EnablePosLagMonitor

Příznak kontroly skluzu (rozdílu mezi požadovanou a skutečnou polohou)

bool

MaxPositionLag

Maximální hodnota skluzu

double

MaxVelocitySystem

Maximální hodnota rychlosti (havarijní)

double

MaxVelocityAppl

Maximální hodnota rychlosti (pracovní)

double

MaxAccelerationSystem

Maximální hodnota zrychlení (havarijní)

double

MaxAccelerationAppl

Maximální hodnota zrychlení (pracovní)

double

MaxDecelerationSystem

Maximální hodnota brždění (havarijní)

double

MaxDecelerationAppl

Maximální hodnota brždění (pracovní)

double

MaxJerk

Maximální povolená změna zrychlení [unit/s3]

double

MaxTorque

Maximální hodnota momentu/síly

double

kta

Poměr momentu a zrychlení. Pokud moment osy není určen jiným způsobem (např. pomocí bloku MC_TorqueControl), určuje se moment ze zrychlení pomocí tohoto koeficientu.

double

ReverseLimit

Negace významu logických vstupů LIMN, LIMZ a LIMP

bool

Příklad
Následující schéma znázorňuje základní zapojení bloků z knihovny Motion Control v minimální realizaci nutné pro zahájení pohybu. Fyzická osa je reprezentována blokem RM_Axis a jí příslušnou datovou strukturou. Po nastavení omezení na požadovaný průběh pohybu lze na vstupy bloku připojit signál aktuální polohy, rychlosti a momentu (využíváno pro kontrolu skluzu) popřípadě logické signály koncových spínačů pro nalezení referenční výchozí polohy. Výstupní signál axisRef se připojuje na vstup všech bloků pracujících s danou osou. Před zahájením pohybu je třeba osu aktivovat blokem MC_Power, čímž dojde k přechodu ze zablokovaného do klidového stavu. V tuto chvíli je již možné zahájit libovolný jednorázový, spojitý nebo synchronizovaný pohyb spuštěním příslušného funkčního bloku. Generovaná trajektorie pohybu, tedy požadovaný průběh polohy, rychlosti a zrychlení je k dispozici na výstupech bloku RM_Axis. Odtud může být přiveden do regulační struktury pohonu, která existuje buďto lokálně v systému REX ve stejném nebo jiném tasku nebo je implementována přímo v řídicí jednotce motoru (zesilovač, frekvenční měnič), kam může být ze systému REX předána s použitím některé ze standardních sériových komunikací. V případě zadání chybných parametrů, volání nepřípustného příkazu nebo při překročení maximální hodnoty skluzu dochází k nouzovému zastavení, osa přechází do režimu chyby, kterou indikuje na výstupu ErrorID. Pro opětovné zahájení pohybu je třeba chybu kvitovat blokem MC_Reset. Přechod mezi jednotlivými režimy osy je znázorněn na stavovém diagramu.

PIC

Stavový diagram osy
PIC

Míchání pohybů
Norma PLCOpen definuje pro bloky spouštějící pohyb osy vstupní parametr BufferMode, který určuje chování osy v případě, že je za běhu zavolán nový příkaz ve formě jiného funkčního bloku. Tento přechod mezi různými pohyby (míchání, "Blending") lze řešit několika způsoby. Následující tabulka podává stručné vysvětlení funkce jednotlivých režimů míchání pohybu a jejich vliv na tvar výsledné generované trajektorie. Detailní popis lze nalézt ve specifikaci PLCOpen.



Aborting

nový pohyb okamžitě přerušuje původní příkaz



Buffered

nový pohyb je vykonán po dokončení původního příkazu, neprobíhá žádné míchání



Blending low

nový pohyb je vykonán po dokončení původního příkazu, osa však nezastavuje v původní cílové pozici, ale končí zde rychlostí určenou jako nejnižší hodnota ze dvou limitů pro maximální rychlost zadanou na vstupech dvou bloků, které přebírají řízení osy



Blending high

nový pohyb je vykonán po dokončení původního příkazu, osa však nezastavuje v původní cílové pozici, ale končí zde rychlostí určenou jako nejvyšší hodnota ze dvou limitů pro maximální rychlost zadanou na vstupech dvou bloků, které přebírají řízení osy



Blending previous

nový pohyb je vykonán po dokončení původního příkazu, osa však nezastavuje v původní cílové pozici, ale končí zde rychlostí danou limitem pro maximální rychlost na vstupu prvního bloku



Blending next

nový pohyb je vykonán po dokončení původního příkazu, osa však nezastavuje v původní cílové pozici, ale končí zde rychlostí danou limitem pro maximální rychlost na vstupu druhého bloku



Ilustrace míchání pohybů
PIC