PLC三轴控制直线插补程序实现指南 (plc三轴控制码垛程序)

前言

在工业自动化领域，经常需要用到三轴控制来实现直线插补运动。直线插补是指通过PLC程序控制三轴同时运动，使末端执行器沿直线轨迹移动。

原理介绍

直线插补的原理是根据给定的起点坐标、终点坐标和运动速度，计算出每个轴的运动轨迹和速度。通过PLC程序对每个轴的伺服驱动器发出控制信号，使伺服电机按照计算出的轨迹和速度运动。

程序实现步骤

1. 定义变量

st
STRUCT axis_datax_pos             REALy_pos             REALz_pos             REALx_vel             REALy_vel             REALz_vel             REALx_acc             REALy_acc             REALz_acc             REAL
END_STRUCTaxis_data axis1, axis2, axis3

2. 初始化变量

st
axis1.x_pos := 0.0
axis1.y_pos := 0.0
axis1.z_pos := 0.0
axis1.x_vel := 0.0
axis1.y_vel := 0.0
axis1.z_vel := 0.0
axis1.x_acc := 0.0
axis1.y_acc := 0.0
axis1.z_acc := 0.0axis2.x_pos := 0.0
axis2.y_pos := 0.0
axis2.z_pos :=0.0
axis2.x_vel := 0.0
axis2.y_vel := 0.0
axis2.z_vel := 0.0
axis2.x_acc := 0.0
axis2.y_acc := 0.0
axis2.z_acc := 0.0axis3.x_pos := 0.0
axis3.y_pos := 0.0
axis3.z_pos := 0.0
axis3.x_vel := 0.0
axis3.y_vel := 0.0
axis3.z_vel := 0.0
axis3.x_acc := 0.0
axis3.y_acc := 0.0
axis3.z_acc := 0.0

3. 计算运动轨迹和速度

st
// 计算X轴的运动轨迹和速度
axis1.x_pos := start_x + ((end_x - start_x)  time / motion_time)
axis1.x_vel := (end_x - start_x) / motion_time// 计算Y轴的运动轨迹和速度
axis2.y_pos := start_y + ((end_y - start_y)  time / motion_time)
axis2.y_vel := (end_y - start_y) / motion_time// 计算Z轴的运动轨迹和速度
axis3.z_pos := start_z + ((end_z - start_z)  time / motion_time)
axis3.z_vel := (end_z - start_z) / motion_time

4. 发送控制信号

st
// 发送X轴的控制信号
analog_out(1, axis1.x_pos)// 发送Y轴的控制信号
analog_out(2, axis2.y_pos)// 发送Z轴的控制信号
analog_out(3, axis3.z_pos)

5. 循环执行

st
DOtime := time +1 msIF time >= motion_time THEN EXIT END_IF// 调用步骤3-4
LOOP

注意事项

• 在程序中，需要根据实际情况调整motion_time变量的值，以控制运动时间。
• 在发送控制信号时，需要确保伺服驱动器已正确配置。
• 在循环执行时，需要保证PLC的扫描周期小于motion_time。

总结

通过以上步骤，可以实现PLC三轴控制直线插补运动。直线插补程序可以广泛应用于码垛机、搬运机器人等自动化设备中。

FANUC公司简介及FANUC数控系统的发展 FANUC 公司创建于1956年，1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。 进入70年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速发展，FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从GETTES公司引进直流伺服电机制造技术。 1976年FANUC公司研制成功数控系统5，随时后又与SIEMENS公司联合研制了具有先进水平的数控系统7，从这时起，FANUC公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。 1979年研制出数控系统6，它是具备一般功能和部分高级功能的中档CNC系统，6M适合于铣床和加工中心；6T适合于车床。 与过去机型比较，使用了大容量磁泡存储器，专用于大规模集成电路，元件总数减少了30%。 它还备有用户自己制作的特有变量型子程序的用户宏程序。 1980年在系统6的基础上同时向抵挡和高档两个方向发展，研制了系统3和系统9。 系统3是在系统6的基础上简化而形成的，体积小，成本低，容易组成机电一体化系统，适用于小型、廉价的机床。 系统9是在系统6的基础上强化而形成的具备有高级性能的可变软件型CNC系统。 通过变换软件可适应任何不同用途，尤其适合于加工复杂而昂贵的航空部件、要求高度可靠的多轴联动重型数控机床。 1984年FANUC公司又推出新型系列产品数控10系统、11系统和12系统。 该系列产品在硬件方面做了较大改进，凡是能够集成的都作成大规模集成电路，其中包含了8000个门电路的专用大规模集成电路芯片有3种，其引出脚竟多达179个，另外的专用大规模集成电路芯片有4种，厚膜电路芯片22种；还有32位的高速处理器、4兆比特的磁泡存储器等，元件数比前期同类产品又减少30%。 由于该系列采用了光导纤维技术，使过去在数控装置与机床以及控制面板之间的几百根电缆大幅度减少，提高了抗干扰性和可靠性。 该系统在DNC方面能够实现主计算机与机床、工作台、机械手、搬运车等之间的各类数据的双向传送。 它的PLC装置使用了独特的无触点、无极性输出和大电流、高电压输出电路，能促使强电柜的半导体化。 此外PLC的编程不仅可以使用梯形图语言，还可以使用PASCAL语言，便于用户自己开发软件。 数控系统10、11、12还充实了专用宏功能、自动计划功能、自动刀具补偿功能、刀具寿命管理、彩色图形显示CRT等。 1985年FANUC公司又推出了数控系统0，它的目标是体积小、价格代，适用于机电一体化的小型机床，因此它与适用于中、大型的系统10、11、12一起组成了这一时期的全新系列产品。 在硬件组成以最少的元件数量发挥最高的效能为宗旨，采用了最新型高速高集成度处理器，共有专用大规模集成电路芯片6种，其中4种为低功耗CMOS专用大规模集成电路，专用的厚膜电路3种。 三轴控制系统的主控制电路包括输入、输出接口、PMC（Programmable Machine Control）和CRT电路等都在一块大型印制电路板上，与操作面板CRT组成一体。 系统0的主要特点有：彩色图形显示、会话菜单式编程、专用宏功能、多种语言（汉、德、法）显示、目录返回功能等。 FANUC公司推出数控系统0以来，得到了各国用户的高度评价，成为世界范围内用户最多的数控系统之一。 1987年FANUC公司又成功研制出数控系统15，被称之为划时代的人工智能型数控系统，它应用了MMC（Man Machine Control）、CNC、PMC的新概念。 系统15采用了高速度、高精度、高效率加工的数字伺服单元，数字主轴单元和纯电子式绝对位置检出器，还增加了MAP(Manufacturing Automatic Protocol)、窗口功能等。 FANUC公司是生产数控系统和工业机器人的著名厂家，该公司自60年代生产数控系统以来，已经开发出40多种的系列产品。 FANUC公司目前生产的数控装置有F0、F10/F11/F12、F15、F16、F18系列。 F00/F100/F110/F120/F150系列是在F0/F10/F12/F15的基础上加了MMC功能，即CNC、PMC、MMC三位一体的CNC。 FANUC公司数控系统的产品特点 （1） 结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。 （2） 采用专用LSI，以提高集成度、可靠性，减小体积和降低成本。 （3） 产品应用范围广。 每一CNC装置上可配多种上控制软件，适用于多种机床。 （4） 不断采用新工艺、新技术。 如表面安装技术SMT、多层印制电路板、光导纤维电缆等。 （5） CNC装置体积减小，采用面板装配式、内装式PMC（可编程机床控制器）。 （6） 在插补、加减速成、补偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加新的功能： 插补功能：除直线、圆弧、螺旋线插补外，还有假想轴插补、极其坐标插补、圆锥面插补、指数函数插补、样条插补等。 切削进给的自动加减速功能：除插补后直线加减速，还插补前加减速。 补偿功能：除螺距误差补偿、丝杠反向间隙补偿之外，还有坡度补偿线性度补偿以及各新的刀具补偿功能。 故障诊断功能：采用人工智能，系统具有推理软件，以知识库为根据查找故障原因。 （7） CNC装置面向用户开放的功能。 以用户特订宏程序、MMC等功能来实现。 （8） 支持多种语言显示。 如日、英、德、汉、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麦语等。 （9） 备有多种外设。 如FANUC PPR， FANUC FA Card，FANUC FLOPY CASSETE，FANUC PROGRAM FILE Mate等。 （10） 已推出MAP（制造自动化协议）接口，使CNC通过该接口实现与上一级计算机通信。 （11） 现已形成多种版本。 FANUC 系统早期有3系列系统及6系列系统，现有0系列、10/11/12系列、15、16、18、21系列等，而应用最广的是FANUC 0系列系统。 FANUC系统的0系列型号划分及适用范围 0D系列： 0—TD 用于车床 0—MD 用于铣床及小型加工中心 0—GCD 用于圆柱磨床 0—GSD 用于平面磨床 0—PD 用于冲床 0C系统：0—TC 用于普通车床、自动车床 0—MC 用于铣床、钻床、加工中心 0—GCC 用于内、外磨床 0—GSC 用于平面磨床 0—TTC 用于双刀架、4轴车床 POWER MATE 0：用于2轴小型车床 0i系列：0i—MA 用于加工中心、铣床 0i—TA 用于车床，可控制4轴 16i 用于最大8轴，6轴联动 18i 用于最大6轴，4轴联动 160/18MC 用于加工中心、铣床、平面磨床 160/18TC 用于车床、磨床 160/18DMC 用于加工中心、铣床、平面磨床的开放式CNC系统 160/180TC 用于车床、圆柱磨床的开放式CNC系统