运动控制器轴回零的配置与实现

01轴回零一、回零说明在高精度自动化设备上都有自己的参考坐标系，工件的运动可以定义为在坐标系上的运动，坐标系的原点即为运动的起始位置，各种加工数据都是以原点为参考点计算的。所以启动控制器执行运动指令之前，设备都要进行回零操作，回到设定的参考坐标系原点，若不进行回零操作，会导致后续运动轨迹错误。正运动控制器提供了多种回零方式，通过DATUM单轴回零指令设置，不同模式值选择不同的回零方式，各轴按照设置回零的方式自动回零。DATUM指令为单轴回零指令，每次作用在一个轴上，多轴回零时，需要对每个轴都使用DATUM指令回零。回零时机台需要接入原点开关（指示原点的位置的到位传感器）和正负限位开关（均为传感器，传感器检测到信号后，表示有输入信号，传给控制器处理）。单轴找原点时，原点开关通过DATUM_IN设置，正负限位开关分别通过FWD_IN和REV_IN设置。控制器正/负限位信号生效后，会立即停止轴，停止减速度为FASTDEC。设备回零方式有控制器回零和伺服参数回零。控制器回零是把零点位置传感器连接到运动控制器上，控制器通过搜索零点传感器位置回零点。本文主要介绍控制器提供的回零模式。伺服参数回零是将零点传感器连接到伺服驱动器上，控制器通过发送命令给伺服驱动器，伺服驱动器进行回零的操作。驱动器自身的回零模式请参考下篇。二、回零相关指令运动控制器回零常用的相关指令如下表所示。命令含义说明DATUM回原点指令单轴找原点运动DATUM_IN映射原点开关信号通用输入口设置为原点开关信号，-1无效SPEED运动速度找原点开关的速度CREEP反向爬行速度轴回零时的反向爬行速度HOMEWAIT回零反找延时回原点运动，当反找时要等待一定时间FWD_IN映射正限位输入正向限位开关，限制轴的行程范围REV_IN映射负限位输入负向限位开关，限制轴的行程范围INVERT_IN输入信号电平反转根据实际的光电开关常开常闭确定AXISSTATUS轴状态查看轴当前的状态1.回零指令DATUMDATUM是运动控制器的回零指令，相关回零搜索模式很多，根据当前轴所处的位置或效率要求选择合适的模式，DATUM指令指令后轴开始运动，搜寻原点信号，遇到原点信号后自行停止，将当前的位置清零，回零成功，详情参见下节说明。语法：DATUM(模式)2.映射原点输入DATUM_IN运动控制器原点开关的设置，对应输入口IN信号。语法：DATUM_IN=输入口编号，-1取消映射对于ZMC系列的控制器，由于输入OFF时认为有信号输入(ECI系列控制器与之相反)，原点和正负限位开关等特殊信号映射完成需要INVERT_IN反转输入信号。3.回零速度SPEED、CREEP回零运动中为了更精确的找到零点，会使用爬行速度CREEP和轴运行速度SPEED来进行原点搜寻，SPEED设置相对大一些，用于快速搜寻原点开关的位置，CREEP一般为较小值，爬行到原点开关处停止，回零成功。语法：SPEED=数值语法：CREEP=数值4.正负限位FWD_IN、REV_IN硬限位开关是限制轴的最大“允许行进范围”的限位开关。硬限位开关是物理开关元件，硬限位开关由指令映射到相应输入开关信号上，根据开关信号是常开还是常闭确定是否要对信号进行翻转，设置完成后，碰到硬限位开关，对应轴立即停止运动，停止减速度为FASTDEC。软限位开关将限制轴的“工作范围”，由指令直接设置限位位置，轴走到设置位置后立即采用减速度FASTDEC停止运动，它们应位于机床限制行进范围的相关硬限位开关的内侧。由于软限位开关的位置较为灵活，因此可根据当前的运行轨迹和具体要求调整轴的工作范围。工作台碰到限位开关或者规划位置超越软限位时，运动控制器紧急停止工作台的运动。限位触发以后，轴无法继续运动，此时需要调整轴的位置，使其远离限位位置才能重新开始运动。轴在碰到限位的时候才会产生停止信号，此时由于减速需要一定的时间，实际轴的位置会越过限位一定距离，假设停止时SPEED速度是v0，快减速FASTDEC为a，计算公式：（vt）2-（v0）2=2as带入下方数据：0-1002=2*(-1000)*s，得出减速的距离s=5，由此可得，增大FASTDEC和减小SPEED都能达到减小减速距离的目的，以防止过冲。语法：FWD_IN=输入口编号，-1取消映射REV_IN=输入口编号，-1取消映射5.回零反找延时HOMEWAIT对脉冲方式的伺服驱动器，部分回零模式碰到原点信号之后停止，由于找原点SPEED速度较快产生过冲，停止之后需延时之后在CREEP速度反向找原点，控制器默认值为延时2ms。需要运行更平稳的场合可适当增加反找延时。语法：HOMEWAIT=数值（毫秒单位）6.轴状态AXISSTATUS查看轴当前的状态，可以查询控制器是否处于回零状态，遇到限位开关或软件限位将会产生报警提示。AXISSTATUS的值对应的说明如下，同时发生多种错误，用组合值表示。位说明打印值1随动误差超限告警22h2与远程轴通讯出错44h3远程驱动器报错88h4正向硬限位1610h5反向硬限位3220h6找原点中6440h7HOLD速度保持信号输入12880h8随动误差超限出错256100h9超过正向软限位512200h10超过负向软限位1024400h11CANCEL执行中2048800h12脉冲频率超过MAX_SPEED限制.需要修改降速或修改MAX_SPEED40961000h14机械手指令坐标错误163844000h18电源异常26214440000h19精准输出缓冲溢出52428880000h21运动中触发特殊运动指令失败2097152200000h22告警信号输入4194304400000h23轴进入了暂停状态8388608800000h打印信息如下：表示在轴0回零过程中碰到正向限位开关后停止轴运动，并打印轴状态报警提示，解除报警可以将轴反向运动，离开限位开关即可。Axis:0AXISSTATUS:50h,FWD如下图，可通过轴状态窗口实时的监控AXISSTATUS。三、回零模式详解语法：DATUM(模式)模式描述0清除所有轴的错误状态1轴以CREEP速度正向运行直到Z信号出现，碰到限位开关会直接停止，DPOS值重置为0同时纠正MPOS。2轴以CREEP速度反向运行直到Z信号出现，碰到限位开关会直接停止，DPOS值重置为0同时纠正MPOS。3轴以SPEED速度正向运行，直到碰到原点开关，然后轴以CREEP速度反向运动直到离开原点开关。找原点阶段碰到正限位开关会直接停止，爬行阶段碰到负限位开关会直接停止,DPOS值重置为0同时纠正MPOS。4轴以SPEED速度反向运行，直到碰到原点开关，然后轴以CREEP速度正向运动直到离开原点开关。找原点阶段碰到负限位开关会直接停止，爬行阶段碰到正限位开关会直接停止。DPOS值重置为0同时纠正MPOS。5轴以SPEED速度正向运行，直到碰到原点开关，然后轴以CREEP速度反向运动直到离开原点开关，然后再继续以爬行速度反转直到碰到Z信号。碰到限位开关会直接停止，DPOS值重置为0同时纠正MPOS。6轴以SPEED速度反向运行，直到碰到原点开关，然后轴以CREEP速度正向运动直到离开原点开关，然后再继续以爬行速度正转直到碰到Z信号。碰到限位开关会直接停止。DPOS值重置为0同时纠正MPOS8轴以SPEED速度正向运行，直到碰到原点开关，碰到限位开关会直接停止。9轴以SPEED速度反向运行，直到碰到原点开关，碰到限位开关会直接停止。21使用EtherCAT驱动器回零功能，此时mode2有效。设置驱动器回零方式（6098h），缺省0表示使用驱动器当前的回零方式。会使用轴的SPEED，CREEP，ACCEL，DECEL，乘以UNITS后自动设置驱动器的6099h，609Ah动作时序：6098回零方式→6099速度→609A加速度→6060切换当前模式。表的模式+10（10+n）表示碰到限位后反找，不会碰到限位停止，例如DATUM(13)

=DATUM(3+10)，使用DATUM(13)的回零方式，碰到正限位后不停止，而是反向运行，多用于原点在正中间的情况。表的模式+100（模式100+n和110+n分别对应n和10+n），表示回零成功之后，自动清零MPOS，例如DATUM(103)、DATUM(113)，适用于ATYPE=4，接入编码器后可以自动清零MPOS(仅限4系列)，其他的模式自动清零DPOS，MPOS需要手动清零。

02控制器回零模式下面以上表最基础的几种模式展开详细讲解。纵轴V为运动速度，横轴S为相对运动起始点的距离。1.回零模式1DATUM(1)轴以CREEP速度正向运行，直到Z信号出现后开始减速，停止后所处位置为零点，此时将DPOS值重置为0，回零途中若碰到限位开关会直接停止。回零模式2与模式1找原点运动方向相反。2.回零模式3DATUM(3)轴以SPEED速度快速正向运行，直到碰到原点开关后开始减速，减速到0之后再反向以CREEP速度找原点，再次碰到原点之后减速停止，轴停止之后将DPOS值重置为0，当前所处位置为零点，回零途中若碰到限位开关会直接停止。回零模式4与模式3找原点运动方向相反。3.回零模式5DATUM(5)轴以SPEED速度快速正向运行，直到碰到原点开关后开始减速，减速到0之后再反向以CREEP速度运动，直到Z信号出现之后减速停止，遇到Z信号立即减速停止，停止的位置为零点，将DPOS值重置为0，回零途中若碰到限位开关会直接停止。回零模式6与模式5找原点运动方向相反。4.回零模式8DATUM(8)轴以SPEED速度快速正向运行，直到碰到原点开关后开始减速，减速到0之后便将DPOS值重置为0，停止后所处位置为零点，回零途中若碰到限位开关会直接停止。回零模式9与模式8找原点运动方向相反。5.回零模式13DATUM(13)轴以SPEED速度快速正向运行,若先碰到限位开关，不会报警停止，以SPEED速度反向找原点，遇到原点信号后减速为CREEP直到离开原点开关立即停止，回零成功，位置清零；若先碰到原点信号，则与模式3相同。回零模式14与模式13找原点运动方向相反。

03控制器回零方式1.模式3单轴回零示例：BASE(0)DPOS=0ATYPE=1SPEED=100'找原点速度CREEP=10'找到原点后反向爬行速度ACCEL=1000DECEL=1000SRAMP=100'加减速平滑DATUM_IN=0'输入IN0作为原点开关INVERT_IN(0,ON)'反转IN0电平信号，常开信号进行反转TRIGGER'自动触发示波器DATUM(3)'模式3回零方式运行效果如下图：正在找原点时轴状态AXISSTATUS显示40h，回零成功变为0h。如下图，轴0以SPEED=100的速度正向运行，直到碰到原点开关信号IN(0)，然后以CREEP=10的速度反向运动，直到再次离开原点开关的位置时停下，此时回零完成，轴的DPOS自动置0，若中途碰到限位开关，轴立即停止。2.DATUM(13)模式，对比DATUM(3)，碰到限位开关轴不停止，而是反向找原点，如下示例：BASE(0)DPOS=0ATYPE=1SPEED=100'找原点速度CREEP=10'找到原点后反向爬行速度ACCEL=1000DECEL=1000SRAMP=100'加减速平滑DATUM_IN=0'输入IN0作为原点开关FWD_IN=1'输入IN1作为正限位开关INVERT_IN(0,ON)'反转IN0电平信号，常开信号进行反转INVER