【插針機PLC開發(fā)】用AWBlock開發(fā)運動邏輯

上期我們介紹了HMI開發(fā)過程，這期將介紹PLC運動邏輯開發(fā)。致遠電子的ZMC600E和AWStudio提供了ST語言和AWBlock 積木式中文編程環(huán)境，可快速開發(fā)插針機或其他設(shè)備的PLC邏輯。

AWStudio介紹

AWStudio是工業(yè)自動化All In One可視化集成開發(fā)環(huán)境，可以用于開發(fā)HMI和PLC程序。針對PLC開發(fā)目前提供了多種解決方案：一種是符合IEC61131-3標準的ST開發(fā)環(huán)境，另一種是AWBlock積木式中文編程環(huán)境，未來還將提供梯形圖和功能塊圖編程。用AWBlock寫PLC邏輯像搭積木一樣直觀容易上手，不需要敲代碼也避免了出錯，AWBlock提供了運動控制塊，特別適合做機器人和運動控制等應用，所以本次PLC使用AWBlock編程方案。

插針機系統(tǒng)介紹

本次使用 ZMC600E 作為插針機的PLC設(shè)備，中間使用Modbus協(xié)議與HMI通信，使用EtherCAT協(xié)議與電機伺服器通信。ZMC600E中內(nèi)置的AWPLC（含AWBlock）運行時引擎，可以運行用戶編寫的運動邏輯，實現(xiàn)插針機的多軸協(xié)同運動控制。

圖1??插針機系統(tǒng)介紹

? 插針機PLC開發(fā)流程

只需要四步：一、配置EtherCAT總線；二、配置Modbus從機；三、編寫AWBlock控制電機運動邏輯；四、最后把工程下載到ZMC600E運行。

1. 創(chuàng)建AWBlock解決方案

在AWStudio創(chuàng)建一個新AWBlock編程解決方案工程，如下圖：

圖2??創(chuàng)建解決方案

2. EtherCAT總線配置

插針機系統(tǒng)中，PLC作為EtherCAT主站，電機伺服器作為EtherCAT從站，所以要在PLC總線協(xié)議中添加EtherCAT主站功能。在總線協(xié)議節(jié)點上面添加總線，選擇EtherCAT主站，如下圖：

圖3??添加EtherCAT主站協(xié)議

在EtherCAT主站節(jié)點上添加所有軸的電機伺服器，分別是托盤X軸、托盤Y軸、主軸Z軸。再配置EtherCAT的分布時鐘，如下圖：

圖4??配置參考時鐘

配置參考時鐘有利于運動控制的時候所有電機的同步移動，AWStudio也提供了完整的EtherCAT的配置參數(shù)，用戶可以根據(jù)實際情況來配置自己的EtherCAT通信。

3. Modbus從機配置

插針機系統(tǒng)中，PLC作為Modbus從站，HMI作為Modbus主站，所以要在PLC總線協(xié)議中添加Modbus從站功能。然后根據(jù)主從機約定好的Modbus寄存器點表來配置寄存器地址和個數(shù)，PLC運行過程中實時更新這些寄存器供HMI訪問，如下圖：

圖5??配置Modbus從機寄存器

4. AWBlock運動邏輯開發(fā)

插針機最基礎(chǔ)的功能是控制托盤和主軸（Z軸）移動，所以要創(chuàng)建move_plane和move_main_axis兩個函數(shù)。編輯move_main_axis函數(shù)文件，分別拖入MC_Power和MC_MoveAbsolute功能塊來控制電機運動，如下圖：

圖6??拖入運動控制塊

上面已經(jīng)在EtherCAT主站下添加了電機了，這里會自動識別出電機并且會自動給每一個電機生成一個軸對象，因此軸參數(shù)便可以選擇需要控制的電機，如下圖：

圖7??選擇控制軸

圖8??設(shè)置參數(shù)

接著基于上面寫好的基礎(chǔ)運動功能塊，編寫控制托盤和主軸運動順序和邏輯（主軸歸0--移動托盤--主軸插針--主軸歸0），比如控制自動插針的auto_move函數(shù)，如下圖：

圖9??用AWBlock寫運動邏輯

最后把PLC的運行參數(shù)和狀態(tài)對接到Modbus從站寄存器，例如：MainAxisSpeed是主軸速度變量，對應到PLC的地址是%IW52，%IW52映射到Modbus從站地址為40005，如下圖。這樣，就可以讓HMI通過Modbus控制和獲取PLC運行狀態(tài)。

圖10??關(guān)系映射表

圖11??變量綁定地址

5. AWBlock工程下載運行

上面的工程開發(fā)完成后，在設(shè)備列表中選擇目標設(shè)備ZMC600E，點擊啟動（調(diào)試）按鈕，就會進入調(diào)試模式，可以進行單步調(diào)試程序；點擊下載即可發(fā)布固件，ZMC600E重啟后就會自動運行該工程。如下圖：

圖12??設(shè)備選擇界面

??ZMC600E產(chǎn)品介紹

圖13?ZMC600E?EtherCAT主站控制器

ZMC600E?是ZLG致遠電子開發(fā)的最新一代智能總線型運動控制器，是面向工廠智能化時代的機器控制器。其采用工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)先進的嵌入式 ARM 方案，集實時操作系統(tǒng)、智能算法于一身，配套工業(yè)圖形化編程軟件開發(fā)環(huán)境。

ZMC600E采用TI的雙核64位Arm-Corte-A53，四核Cortex-R5F的AM6442應用處理器為核心，主頻1GHz，內(nèi)置1GB DDR4、4GB eMMC以及32KB FRAM，預留有多路以太網(wǎng)、CAN、IO、USB等硬件接口。同時ZMC600E支持點位運動、連續(xù)軌跡、直線圓弧插補、連續(xù)插補、螺旋線等運動功能，可以自由設(shè)定運行速度、停止速度、加、減速時間可以獨立設(shè)置，S型曲線平滑等參數(shù)，支持在線改變速度和在線改變位置，用戶可以輕松構(gòu)智能化控制系統(tǒng)，快速實現(xiàn)和部署現(xiàn)場各種工藝的應用。