运动控制系统开发与应用（中级） PPT课件（共13单元）06项目6-手脉轮控制丝杆模组运动.pptx

运动控制系统开发与应用（中级）手脉轮控制丝杆模组运动在多轴运动的时候，常需要一个轴以一定的速度比例跟随着主轴做主从运动例如：在机床使用过程中经常使用手脉轮控制某个轴运动，实现对刀工艺此时，就需要用到运动控制卡的电子齿轮运动模式实现该功能，电子齿轮可以通过程序设定的方式，相应不同的情况随时更改齿轮传动比，比机械方式更为灵活本任务要求即实现手轮控制轴运动的程序任务引入一、电电子齿轮齿轮 运动动和硬件介绍绍电子齿轮模式实际上是一个多轴联动模式，其运动效果与两个机械齿轮的啮合运动类似能够将两轴或多轴联系起来，实现精确的同步运动，从而替代传统的机械齿轮连接我们把被跟随的轴叫主轴，把跟随的轴叫从轴电子齿轮模式下，1个主轴能够驱动多个从轴，从轴可以跟随主轴的规划位置、编码器位置传动比：主轴速度与从轴速度的比例电子齿轮模式能够灵活的设置传动比，节省机械系统的安装时间当主轴速度变化时，从轴会根据设定好的传动比自动改变速度电子齿轮模式也能够在运动过程中修改传动比离合区：当改变传动比时，可以设置离合区，实现平滑变速，如图 2-1 所示，阴影区域为离合区离合区位移是指从轴平滑变速过程中主轴运动的位移注意不要计算成从轴变速时走过的位移。

u 电子齿轮运动介绍一、电电子齿轮齿轮 运动动和硬件介绍绍主轴匀速运动，从轴为电子齿轮模式在离合区1从轴速度从0逐渐增大，直到到达传动比4:3当改变传动比至2:1时，在离合区2从轴速度逐渐变化直到满足新的传动比离合区越大，从轴传动比的变化过程越平稳当主轴速度变化时，从轴速度也随着变化，保持固定的传动比离合区位移：指从轴平滑变速过程中主轴运动的位移不要计算成从轴变速时走过的位移图 2 电子齿轮模式速度曲线u 电子齿轮运动介绍一、电电子齿轮齿轮 运动动和硬件介绍绍1、运动平台及驱动器介绍双轴运动控制模块如图所示，分别由两个伺服电机直线模组组成，主要的元器件包括交流伺服电机、单轴模组、光栅尺、铝标尺、指针等u 硬件介绍双轴运动控制模块一、电电子齿轮齿轮 运动动和硬件介绍绍2、外部硬件接线1）连接运动控制器和端子板：关闭计算机电源，一条屏蔽电缆连接控制器的CN17与端子板的CN17，另一条屏蔽电缆连接转接板的CN18与端子板的CN182）给端子板外接各设备：根据实际控制需求将端子板及外接设备连接好u 硬件介绍一、电电子齿轮齿轮 运动动和硬件介绍绍3、手轮接口介绍电子手轮也称为手动脉冲发生、手脉、手摇脉冲发生器等。

用于数控机床、印刷机械等的零位补正和信号分割当手轮旋转时，编码器产生与手轮运动相对应的信号通过数控系统选定坐标并对坐标进行定位端子板 CN20 接口是手轮（简称 MPG）接口接口定义如表 3 所示：引脚信号说说明引脚信号说说明1OGND+24V电源地9MPGB-编码 器输入B负向2MPGI2数字量输入10MPGA-编码 器输入A负向3MPGI0数字量输入11MPGI6数字量输入4MPGB+编码 器输入B正向12MPGI5数字量输入5GND5V电源地13MPGI4数字量输入6OVCC24V电源14MPGA+编码 器输入A正向7MPGI3数字量输入15+5V5V电源8MPGI1数字量输入u 硬件介绍手轮MPG输入接口引脚说明一、电电子齿轮齿轮 运动动和硬件介绍绍3、手轮接口介绍在设备中选用型号为OMT1469-100B-4A手持单元盒外挂式电子手轮，具有x1,x10,x100三档倍率和四轴倍率切换，如图所示u 硬件介绍一、电电子齿轮齿轮 运动动和硬件介绍绍手轮与手轮接口的接线图u 硬件接线一、电电子齿轮齿轮 运动动和硬件介绍绍u 硬件接线硬件平台的接线包括伺服驱动器与电机、编码器，手脉与端子板的接线，分别见表 4-1、表 4-2、表 4-3、图 4 。

模块引脚信号模块引脚信号伺服驱动器XB接口1U伺服电动机1U12V2V13W3W14PE4PE模块引脚信号模块引脚信号伺服驱动器X6/C2接口5PS编码器5PS6PS-6PS-1+5V1+5V20V20V4FG4FG表4-1伺服驱动器与伺服电动机接线表表4-2伺服驱动器与伺服电动机接线表二、控制流程语句和函数使用1、基本switch语句switch作用是进行判断选择，常和case、break、default一起使用，来控制流程流转其语法形式如下：switch(表达式)case 常量1:语句;break;case 常量n:语句;break;default:语句;break;l表达式表达式是要和不同常量比较的值，该表达式的类型决定了switch的“主导类型” 允许的主导类型包括bool、sbyte 、 byte 、 short 、ushort 、 int 、 uint 、 long、ulong、char、cstring等l 语句语句是在表达式的值等于某个case的常量值时执行的一个或多个语句当变量表达式的值与其中一个case语句中的常量相等时，就执行此case语句后面的语句，并依次下去执行后面所有case语句中的语句，除非遇到break语句跳出switch语句为止。

如果变量表达式的量与所有case语句的常量都不相符，就执行default语句中的语句u 控制流程语句二、控制流程语句和函数使用void mpgSelectAxis(long IGpiValue) /判断轴选和倍率short sRtn;/指令返回值变量short slaveAxis = 0;/从轴轴号long slaveEvn = 1;/从轴传动比系数，必须初始化，否则切换倍率时会中断switch (IGpiValue & 0 x0f)/判断轴号，取前四个IO输入case 0 x0e:/0000 1110:14 slaveAxis = 1;/选中1轴 sRtn = GT_Stop(0 x0e,0);/将2、3、4轴停止运动 break;case 0 x0d:/0000 1101:13break;case 0 x0b:/0000 1011:11break;case 0 x07:/0000 0111:7break;default:/所有轴伺服关闭sRtn = GT_AxisOff(1);sRtn = GT_AxisOff(4); break; 表达式：读取的手轮接口的轴选和倍率的IO输入状态常量：实时的轴选IO/倍率IO的输入状态语句0b前缀，表示二进制0前缀，表示八进制无前缀，表示十进制0 x前缀，表示十六进制u 控制流程语句二、控制流程语句和函数使用2、while循环当重复次数未知时，使用while循环比较合适，只要条件为真，while语句就重复地执行循环体，它的语法形式是：while(条件表达式)循环体语句条件表达式必须为布尔表达式。

只要条件表达式的求值为true，作为循环主体的语句就会反复执行条件表达式求值为false，就会跳过循环主体while的条件部分可以是一个表达式或者是一个带初始化的变量声明，一般来说，应该由条件本身或者是循环体设法改变表达式的值，否则循环可能无法终止u 控制流程语句二、控制流程语句和函数使用/读取编码器位置以及手脉轴选和倍率void CDemo_MPGDlg:mpgGetPosDi() short sRtn;double mpgPos;/编码器位置变量long IGpiValue; /IO状态输入状态变量while (flag)/读取辅助编码器的位置sRtn = GT_GetEncPos(11, &mpgPos, 1);/获取手轮接口的IO输入sRtn = GT_GetDi(MC_MPG, &IGpiValue);/判断轴号跟倍率的函数mpgSelectAxis(IGpiValue);/清除限位跟异常 sRtn = GT_ClrSts(1,4);表达式：Flag为布尔型变量，这段代码的循环体语句是实时检测手轮的轴选和倍率，再根据轴选和倍率判断执行相应的语句，来控制对应的电机轴及其运动速度。

因此，此处Flag若为true，则一直重复执行循环体，u 控制流程语句二、控制流程语句和函数使用函数定义是指将特定的功能划分为不同的函数块，以为程序提供更好的结构1）函数名需要清楚描述函数的作用；2）函数可以获取任意数量的形参，每个形参都具有特定的数据类型；3）函数可以无返回值函数调用由函数名称和实参列表构成1）函数名称之后圆括号中是实参的列表，每个实参以逗号隔开；2）调用者为形参提供的值称为实参，每个实参都要和一个形参对应提示：Visual Studio 可选定一组语句，右击并选择“快速操作”，自动将语句转移到一个新函数里面u 函数定义和函数调用二、控制流程语句和函数使用函数的定义写在”.cpp”源文件中，声明写在”.h”头文件中函数的三要素：返回类型、函数名、形参类型描述了函数的接口，说明了调用该函数所需的全部信息void mpgGearMotion(short slaveAxis, long slaveEvn) /函数的定义/ 将从轴设为 Gear 模式sRtn = GT_PrfGear(slaveAxis, 0);/ 设置从轴，跟随主轴的编码器位置sRtn = GT_SetGearMaster(slaveAxis, 11, GEAR_MASTER_ENCODER);/ 设置从轴的传动比和离合区sRtn = GT_SetGearRatio(slaveAxis, 1, slaveEvn, 0);/ 启动从轴sRtn = GT_GearStart(1 (slaveAxis - 1);mpgGearMotion(slaveAxis, slaveEvn);/函数的调用u 函数定义和函数调用三、程序流程图如图所示为手脉轮控制程序的流程。

四、电子齿轮运动控制指令介绍电子齿轮运动需要使用的指令及详细说明指令说明GT_PrfGear设置指定轴为电子齿轮运动模式GT_SetGearMaster设置电子齿轮运动跟随主轴GT_GetGearMaster读取电子齿轮运动跟随主轴GT_SetGearRatio设置电子齿轮比GT_GetGearRatio读取电子齿轮比GT_GearStart启动电子齿轮运动四、电子齿轮运动控制指令介绍GT_PrfGear指令原型short GT_PrfGear (short profile, short dir)指令说明设置指定轴为电子齿轮运动模式指令类型立即指令，调用后立即生效指令参数profile,规划轴号，正整数dir,设置跟随方式0表示双向跟随，1表示正向跟随，-1表示负向跟随指令返回值若返回值为1：(1) 若当前轴在规划运动，请调用GT_Stop停止运动再调用该指令2) 当前已经是电子齿轮模式，但再次设置的dir与当前的与当前的dir不一致其他返回值：请查阅指令返回值列表四、电子齿轮运动控制指令介绍指令原型short GT_ SetGearMaster (short profile,short masterIndex, short masterType, short masterItem)指令说明设置电子齿轮运动跟随主轴指令类型立即指令，调用后立即生效。

指令参数Profile，规划轴号，正整数masterIndex，主轴索引，正整数，主轴索引不能与规划轴号相同，最好主轴索引小于规划轴号，如主轴索引为1轴，规划轴号为2轴masterType，主轴类型GEAR_MASTER_PROFILE（该宏定义为2）表示跟随规划轴（profile）的输出值默认为该类型GEAR_MASTER_ENCODER（该宏定义为1）表示跟随编码器（encoder）的输出值GEAR_MASTER_AXIS（该宏定义为3）表示跟随轴（axis）的输出值masterItem，轴类型:当masterType=GEAR_MASTER_AXIS时起作用 0表示axis的规划位置输出值默认为该值 1表示axis的编码器位置输出值GT_SetGearMaster四、电子齿轮运动控制指令介绍指。