PLCopen集成PLC、机器人和运动控制编程

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑PLCopen集成PLC、机器人和运动控制编程 传统上，工业机器人使用简单的专有语言编程，对外人来说是很难的，只有机器人程序员才能理解。运动掌握器现在应用广泛多样，通常使用PC库或其他专有语言来编程，而plc倾向用梯形规律来编程。在今日的自动化环境中，PLC、运动掌握器和机器人需要紧密集成。很多不同的组件集成到机器的设计中，而每种组件需要通过他们的专用语言才能呈现自己的特长。越来越多的最终用户要求把机器人、运动掌握器和可编程掌握器都用熟识的PLC语言进行编程。这些语言对机器制造商的程序员更简单理解，也使最终用户的服务人员更简单维护。为了削减简单性，协调这三个

2、不同的平台的外观、感觉和功能，PLCopen工作组为运动掌握已经拿出了一套标准化工具，能在plc编程环境下直接对运动掌握编程。PLC 自从1968年在通用汽车公司使用开头（用来代替硬连线继电器），PLC就使用梯形规律编程。它们可简单地掌握数字和模拟设备的过程，但对更简单、连续性质过程的编程要比用高级编程语言，如BASIC、C或C更加困难。多年来，PLC已经进化到可以用BASIC或C语言编程的水平，但大部分仍旧依靠于梯形规律。许多低端PLC通过步进和方向输出支持运动掌握。一些更高水平的运动掌握可以通过昂贵的专用模块来实现，但必需添加到基本系统。尽管这样，大多数设备用梯形规律编程，需要熟识编程环境

3、，制造工艺，以及特地的功能块才能实现需要的功能。运动掌握器一般市场中的运动掌握器通常包括插补功能（直线插补或圆弧插补），协同运动、齿轮、凸轮和大事触发动作（使用传感器和位置锁存）。在老掌握器中，每轴使用专用的输入和输出。运动输入，如使能、超程限位和编码器输入（每轴一个或两个）和类似伺服命令的运动输出（通常为+/-10V模拟量）和/或步进指令（步进和方向）。多数掌握器还具有一些通用的I/ O。新掌握器依靠数字网络，如EtherCAT或SERCOS用来传递掌握信号至驱动器，接收和发送直接连接到驱动器的数字IO。 在处理联动的运动时，典型的运动掌握器无法与机器人掌握器竞争。典型的运动掌握器，假如你想

4、把末端执行器移动到一个特定点，你必需为每个轴找出正确的位置。你需要对机器人和有机械连接机制的其他机器做的事情是使用反向运动学的方法来编程。使用时需要公式，在物理空间中，需要把特定点转换为各自的位置，描述每个关节（或轴）需要移动至所述机械连接机构的终点。同样，这些系统应用广泛多样，需要熟识他们的特定编程环境。 机器人掌握器 机器人掌握器已经设计为实现特定简单机制的最佳掌握。多数掌握器为特定设备。制造商创建一种特地的语言编程，从平台到平台的变化很大。当掌握设备使用为他们设计的掌握库时，特别高效；然而，大多数都不能很好地进行通信、集成或编程。在过去，几乎专用的机器人掌握器只支持的运动学和反向运动学。

5、现在，许多常见的运动掌握器供应机器人类型命令的某些子集，尤其在针对包装自动化的掌握器。机器人掌握器和运动掌握器之间的界限正变得模糊，但仍旧用不同的系统和不同的语言编程，需要程序员进行协调，设计通常用于特定目的。 合并成一台机器掌握器PLCopen工作组为运动掌握进行了标准化，规律定义了机器掌握编程的全部内容。这是一种集成PLC、机器人和运动掌握的最佳尝试，用一种简单理解的、多数制造商都常用的语言。很多功能块是基本的，例如，相对或肯定移动的功能块，这在任何运动掌握系统中都很简单理解。当需要增加运动的难度时，多个掌握系统的标准化和通用性外观和感觉确是一个优势。例如，在每个各自运动停止下个运动开头前

6、，很简单把相对或肯定运动串在一起。可以想象一下一组简单的运动，一个轴需要在非零速度的状况下转换到下个运动，在轴的整个路径混合各个运动到一个挨次的运动。 PLCopen运动掌握定义了标准的混合操作，允许程序员用公共混合和转换模式实现这个挨次运动。有一个基本的问题，当多个轴在一起运动且用数学模型掌握机械连接轴时，并不总是清晰哪些关键轴需要同步运动。因此，当故障发生时，运动掌握器并不总能知道哪些轴受到影响。PLCopen针对这个问题定义了一个运动组，当组中的一个轴有错误时，掌握器可以生成一个适当的错误响应。这个分组的概念允许程序员可以把留意力集中在机器所需的特定任务上，通过实施下图所示的组状态机，由

7、掌握器来照看该组的功能， PLCopen运动标准的第四部分包含了用于协调运动的功能块。他们定义了一套标准化的功能块，用于3D空间内的简单运动掌握，包括运动转换的功能块。通常，这些转换必需由厂商供应，因此，对于大多数制造商，假如运动掌握器不支持，就不能添加运动转换功能。 这个标准现在创建了PLC、数控（CNC）机器人和运动掌握之间的一座桥梁。现在可以用一种和PLC一样的编程环境，完成一台机器的全部掌握。这个标准使机器人、运动掌握器成为掌握系统的一个部分，而不是独立系统。集成运动掌握和规律掌握，是现代机械掌握的两个主要需求。这具有明确的优点：在一个程序包中同时具有运动掌握和规律掌握，包括但不限于，几乎无限制地交换规律和运动之间的数据，没有延迟，这在传统系统中可能限制了性能。事实上，现在有可能使用机器掌握器完善同步机器人与附加伺服轴，这种技艺以前只能在机器人掌握器的领域来实现。结论PLCopen标准的最终目标是让掌握程序代码完全独立于硬件或特定制造商。当不同的硬件厂商支持相同的底层代码和以同样方式的运行时，程