CNC是一種實現軌跡控制的運控功能，其目標不僅是對"起始點"和"目標點"的位置進行控制，還要求按照所期望的運動路徑控制兩點之間經過的軌跡。通過同時控制多個軸的運動，CNC使設備的運動部件能夠按照所需的軌跡進行移動，并實現所需的加工操作。

　　CNC在許多典型的運動控制應用中得到廣泛應用，包括圖形雕刻、機床加工、機械手搬運、運動平臺控制等。

圖1

　　雷賽中大型PLC(MC系列、LC系列)均支持DIN66025-1標準的G-Code指令集，用戶可以使用G-Code指令編寫CNC軌跡程序。同時，它們也支持PLCopen規范的CNC運控功能，能夠實現直角坐標系的平面直線/圓弧插補、空間直線/圓弧插補、螺旋線插補等，并支持最大8個輔助軸的跟隨運動。

圖2

　　Leadsys Studio提供SM3_CNC.library庫，無需特別的附件，即具有CNC軌跡插補控制功能。下面以一個簡單的例程演示如何使用其中的SMC_Interpolator等功能塊，進行CNC直角坐標系的插補運算。

　　02.

　　程序編寫

　　1.新建工程

　　打開LeadSys軟件后，鼠標點擊菜單中的“文件”-“新建工程”，選擇“標準工程”，選擇本地電腦硬盤上的存放PLC工程的位置，填寫本工程的名稱，如：CNCdirect，點擊“確定”。

圖3

　　進入下一個界面，隨即選擇PLC類型如：LC2048，再選擇主程序PLC_PRG的編程語言(默認為ST)，請根據實際情況選擇完成后點擊“創建”，進入編程界面。

圖4

　　2.創建NC程序

　　在目錄樹中右擊“Application”，依次選擇“添加對象”-“CNC程序”，填寫程序名稱如："Example"，并選擇編譯模式-點擊“打開”進入編輯界面。

圖5

　　注：在“Application“中CNC的屬性里有三種編譯模式(SMC_QutQueue;能直接被插補器使用,SMC_CNC_REF:需要使用SMC_NCDecoder識別，配合其他預處理功能，File:文件形式，需要使用SMC_ReadNCFile處理)，最終轉換出來的數據類型都是SMC_OutQueue，然后再輸入到路徑預處理及插補器執行。

　　本示例中直接選用SMC_QutQueue編譯模式后，在編輯區輸入需執行的G代碼程序，如下圖所示：

圖6

　　3.添加設備

　　右鍵單擊目錄樹中的“SoftMotionGeneralAxisPool”，選擇“添加設備”，打開如圖7所示的界面，填寫設備名稱如：X_Drive，選取“虛擬驅動器”，點“添加設備”按鈕即可。然后按此方法再添加1個虛擬軸如：Y_Drive。

　　以上步驟僅為例程演示，請根據實際情況添加設備到工程中。

圖7

　　并設置軸的速度、加速度等參數

圖8

　　4.新建程序

　　4.1 右鍵單擊“PLC_PRG”添加一個名為"Ipo"的新CFC程序，同時配置一個適當的任務周期，本例程中設置的間隔為3毫秒。

　　4.2 調用MC_Power使能軸

圖9

　　4.3 添加插補器SMC_Interpolator

　　經過編譯解碼之后G代碼被PLC識別，PLC按照G代碼描述的軌跡來分別控制各個軸動作。插補運行的典型POU就是完成這部分功能的，主要有插補運算功能塊，坐標變換功能塊以及軸位控制功能塊，必須放在EtherCAT任務下執行。

　　SMC_Interpolator功能塊將由GEOINFO對象定義的路徑轉換為離散化的路徑點。

　　常用變量說明如下：

圖10

　　4.4 添加反向和正向轉換功能塊，用于實現坐標轉換和路徑可視化

　　用戶應用系統的坐標軸與G-Code程序軌跡坐標系的并不重合時，就需要進行平移、旋轉坐標變換。

　　逆變換：SM_Trafo_Gantry2根據軌跡插補點的位置坐標，求得相關驅動軸的目標位置，用于進行軸的位置控制

圖11

　　正變換：SM_Trafof_Gantry2根據相關驅動軸的位置，計算合成運動點的坐標，用于當前位置的顯示，此處示例中的正變換功能塊僅用于可視化。

圖12

　　4.5 添加軸控功能塊SMC_ControlAxisByPos

　　為了將運動控制指令正確發送到各軸，使用SMC_ControlAxisByPos功能塊進行控制。該功能塊的作用就是將fSetPostion的坐標，通過PDO寫給指定的Axis，令軸驅動伺服運動到指定位置。

圖13

　　4.6 程序如下圖所示：

圖14

　　變量表：

圖15

　　03.

　　創建可視化界面

　　在目錄樹中右擊“Application”，依次選擇“添加對象”-“視圖”，填寫程序名稱，如：“Visualization1”，點擊打開后進入編輯界面。在可視化工具箱中選擇“SMC_CNC”，篩選所需的可視化元素拖入編輯區，操作如下圖所示：(此步驟在本例程中僅用于仿真演示模擬運行軌跡，實際編寫時可自行選擇是否創建)

圖16

　　04.

　　編譯運行，仿真演示

圖17

END