結(jié)構(gòu)化文本編程在運(yùn)動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

李宏宇，元 慎

(威海博斯特自動化技術(shù)有限公司，山東 威海264200)

當(dāng)今的機(jī)械制造領(lǐng)域要求運(yùn)動控制系統(tǒng)具有更多軸數(shù)、更高的精度、更快的速度、更復(fù)雜的運(yùn)動軌跡、更可靠的同步性等能力，因此對于系統(tǒng)的程序設(shè)計也提出了更高的要求。

機(jī)械設(shè)備除具有零點標(biāo)定、單軸點動、絕對定位、相對定位、自動運(yùn)行、急停等基本工作方式以外，還會有例如工具夾緊、鉆孔、厚度測量等輔助動作以及溫度、壓力控制等工藝控制。動作越復(fù)雜，運(yùn)動控制就越復(fù)雜，各種工作模式轉(zhuǎn)換的編程時往往會顧此失彼，程序的可讀性及維護(hù)性都會受打折扣。

結(jié)構(gòu)化文本(Structured Text)語言是IEC61131－3國際標(biāo)準(zhǔn)編程語言的一種高級語言。它是一種專門為工業(yè)控制應(yīng)用開發(fā)的編程語言，具有很強(qiáng)的編程能力用于對變量賦值、回調(diào)功能和功能塊、創(chuàng)建表達(dá)式、編寫條件語句和迭代程序等。使開發(fā)人員在很短的時間內(nèi)，經(jīng)濟(jì)地為自動化任務(wù)提供“公式化”的解決方案。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

本文以簡單搬運(yùn)機(jī)械手系統(tǒng)的基本動作控制為實例，展示了結(jié)構(gòu)化文本語言編程的優(yōu)越性。運(yùn)動系統(tǒng)采用了西門子公司提供的SIMOTION D425系統(tǒng)。SIMOTION將運(yùn)動控制功能與大多數(shù)機(jī)器中所具有的即PLC功能和工藝控制功能結(jié)合在一起。通過這一方法可以在一個系統(tǒng)內(nèi)同時實現(xiàn)軸的運(yùn)動控制和機(jī)器邏輯控制，同時也節(jié)省了各個控制部件之間的數(shù)據(jù)傳輸時間，便于對整個機(jī)器進(jìn)行統(tǒng)一和透明的編程和診斷。SIMOTION的工程軟件SCOUT提供了MCC(Motion Control Chart)、LAD/FBD(Ladder Logic/Function Block Diagram)以及ST(Structured Text)三種編程語言環(huán)境。

2 系統(tǒng)設(shè)計

首先在SCOUT平臺上進(jìn)行SIMOTION項目建立、硬件組態(tài)、SINAMICS驅(qū)動器配置和SIMOTION位置軸配置，上述完成后進(jìn)行程序編寫工作。

2.1 程序流程

根據(jù)控制要求分析，系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能:

(1)第一次上電時要執(zhí)行數(shù)據(jù)初始化;

(2)將所有運(yùn)動軸使能;

(3)判斷每個軸零點是否標(biāo)定，本文設(shè)計的系統(tǒng)采用絕對值編碼器計數(shù)，僅在第一次使用系統(tǒng)或機(jī)械部分發(fā)生改變時需進(jìn)行零點標(biāo)定;

(4)通過點動試運(yùn)行調(diào)整系統(tǒng)性能;

(5)通過點動對某一工藝示教;

(6)按照工藝配方自動運(yùn)行，運(yùn)行過程中有暫停和恢復(fù)功能;

(7)給出急停指令或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時要立即停止運(yùn)行;

根據(jù)工藝要求，設(shè)計程序流程如圖1。

圖1 程序流程圖

2.2 編寫程序

3 結(jié)語

通過上述實例可以看到，結(jié)構(gòu)化文本簡單的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)化的編程思想，快速高效的編程能力使復(fù)雜運(yùn)動控制系統(tǒng)的程序設(shè)計變得更加高效并易讀易懂，特別是用有實際意義的標(biāo)識符、批注來注釋程序，更增加了程序的可維護(hù)性和團(tuán)隊協(xié)作性。目前絕大多數(shù)廠家的PLC和集成PLC功能的運(yùn)動控制器都能支持結(jié)構(gòu)化文本語言的編程。

［1］崔堅.西門子S7可編程控制器:STEP7編程指南［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009，12.

［2］王薇.深入深出西門子運(yùn)動控制器:SIMOTION實用手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

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