XPLC104H8R硬件介紹

　　XPLC104H8R是正運動推出的一款高性價比多軸EtherCAT總線+脈沖型運動控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤等通訊接口，是一款集成了Basic、PLC梯形圖和HMI組態三種編程方式于一體的運動控制產品。

　　XPLC104H8R支持4軸運動控制，最多可擴展至32軸，通用IO包含32路輸入口和32路輸出口，模擬量AD/DA各2路，EtherCAT刷新周期1ms。支持直線插補、任意圓弧插補、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨等功能。

　　XPLC104H8R高性價比多軸運動控制器可用于電子半導體設備(檢測類設備、組裝類設備、鎖附類設備、焊錫機)、點膠設備、非標設備、印刷包裝設備、紡織服裝設備、醫療設備、流水線等應用場合。

　　·此類運動控制器與PCI運動控制卡相比具有如下優點：

　　(1)不使用插槽，穩定性更好;(2)可以選用MINI電腦或ARM工控電腦，降低整體成本;(3)控制器直接做接線板使用，節省空間;(4)控制器上可以并行運行程序，與PC只需要簡單交互，降低PC軟件的復雜性等優勢。

　　XPLC控制器通過RTSys開發環境調試，RTSys是一個方便編程、編譯和調試的環境。RTSys可以通過串口、以太網、PCI和LOCAL與控制器建立連接。應用程序可以使用VC，VB，VS，C++Builder，C#等軟件來開發。調試時可以把RTSys軟件同時連接到控制器，程序運行時需要動態庫zmotion.dll。

　　XPLC系列控制器支持SCARA，標準碼垛等多種機械手模型。采用脫機的方式將編輯好的程序下載到控制器上(也可以用PC監視或者實時發送指令操作)，可利用觸摸屏示教的方式編輯想要運動的軌跡。

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　　ZHD400X硬件介紹

　　ZHD400X是一款網絡顯示的觸摸屏示教盒，示教盒必須和支持ZHMI功能的控制器配合使用，控制器軟件開發需要ZDevelop2.6以上版本。ZHD400X帶有800*480分辨率的真彩顯示屏，18個按鍵，配急停開關。

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　　FRAME1--標準SCARA

　　SCARA機械手支持2-4軸，大關節軸+小關節軸[+Z軸]、[+末端旋轉軸]。

　　本系統應用于標準4軸SCARA機械手，2個關節軸X，Y，一個上下Z軸，及一個末端旋轉軸R。

　　SCARA機械手使用步驟1.確認電機轉向是否正確。電機方向及角度范圍定義，各關節電機正向如下圖藍色箭頭所示。

　　2.確認機械手各關節軸對應到控制器指令參數的軸次序。

　　選擇各個關節軸軸號和對應的虛擬軸軸號。

　　3.TABLE中設置好機械結構相關參數。

　　建立機械手連接時，需要將機械結構參數按照如下次序依次填寫到TABLE數組中。

　　從TableNum編號開始依次機械手結構參數大關節軸旋轉中心到小關節軸旋轉中心的距離，小關節軸旋轉中心到末端旋轉軸的旋轉中心距離，大關節旋轉一圈的脈沖數，小關節旋轉一圈的脈沖數,末端旋轉軸旋轉一圈的脈沖數,末端旋轉軸旋轉中心到端工作點的距離，末端旋轉軸旋轉一圈伸縮軸移動的距離。TABLE(tablenum,L1,L2,Pules1OneCircle,Pules2OneCircle,[Pules3OneCircle,L3] [,ZDis])。例程從TABLE(10000)開始依次填入Frame所需機械參數。

　　4.電機參數設置。

　　各軸的軸類型和脈沖當量要設置正確。機械手的所有虛擬軸和關節軸的長度單位要求統一，一般都是mm單位。虛擬軸的UNITS跟實際發送脈沖數無關，用于設置運動精度，虛擬軸的一個mm的脈沖數一般建議設置為1000，表示精度為小數點后3位，此例程內部以設置好無需再設置。5.移動各關節軸到規定的零點位置。

　　機械手算法建立時，需要有個零點位置作為參考，同時需要確定好電機轉向。

　　SCARA的零點位置為兩個關節軸的零點時成一條直線，此時指向虛擬X軸的正向。

　　坐標方向：當關節軸為零點的位置時，虛擬軸零點的坐標為(L1+L2,0)，上下伸縮軸零點位置無特殊要求。建立逆解連接之后虛擬軸的DPOS坐標自動校正為(L1+L2,0)。

　　6.建立機械手正逆解。

　　正解建立：先選擇對應的機械手模型，不同機械手模型對應的table列表不同，使用CONNREFRAME指令建立正解模式，然后選擇對應模型的軸列表。指令說明可通過RTSys軟件菜單欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNREFRAME即可查看。

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　　TABLE(ScaraTableId,ga_L1,ga_L2,JOnePulses(0),JOnePulses(1),JOnePulses(2),ga_L3,ga_Ratio)'SCAR機械手參數列表TABLE(MaDuoTableId,LargeX,LargeZ,JOnePulses(0),FRAME3_L1,FRAME3_L2,JOnePulses(1),JOnePulses(2),SmallX,SmallZ,JOnePulses(3))'標準碼垛機械手參數列表RAPIDSTOP(2)IF Mode=1 THEN '機械手正解 IF Roobat_Flag= 0 THEN 'Scara機械手正解建立 BASE(gcAxisVx,gcAxisVy,gcAxisVu,gcAxisVz) '選擇軸列表 CONNREFRAME(1,ScaraTableId,gcAxisJ1,gcAxisJ2,gcAxisJu,gcAxisJz) WAIT LOADED '等待運動加載

　　若機械手正解建立成功，虛擬軸MTYPE(當前運動類型)將顯示為34，此時只能操作關節軸在關節坐標系中調整機械手姿態，手動運動可通過RTSys軟件菜單欄的【工具】-【手動運動】，待【手動運動】界面彈出之后選擇關節軸軸編號(本文關節軸以軸0(J0軸)，軸1(J1軸)，軸2(J2軸))，軸3(J3軸))，然后根據實際需求選擇點動或者寸動。虛擬軸會自動計算末端工作點位于直角坐標系中的位置。

　　逆解建立：先選擇對應的機械手模型，不同機械手模型對應的table列表不同，然后選擇對應模型的軸列表，使用CONNFRAME指令建立正解模式。指令說明可通過RTSys軟件工具欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNFRAME查看。

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　　IF Roobat_Flag= 0 THEN 'Scara機械手逆解建立 BASE(gcAxisJ1,gcAxisJ2,gcAxisJu,gcAxisJz) CONNFRAME(1,ScaraTableId,gcAxisVx,gcAxisVy,gcAxisVu,gcAxisVz) '第6/7軸作為虛擬的XY軸，啟動逆解連接。 WAIT LOADED '等待運動加載，此時會自動調整虛擬軸的位置

　　若機械手逆解建立成功，關節軸MTYPE(當前運動類型)將顯示為33，【手動運動】界面操作虛擬軸方法同上。此時加工工藝指令只能操作虛擬軸，事先編輯好運動的軌跡在直角坐標系中運動(本文虛擬軸以軸6，軸7，軸8，軸9為例)，關節軸會自動計算在關節坐標系中如何聯合運動。

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　　FRAME3--標準碼垛

　　本例程使用FRAME3--標準碼垛機械手，2個關節軸X，Y，一個上下Z軸，及一個末端旋轉軸R。標準碼垛機械手使用步驟如下。

　　1.確認電機轉向是否正確。

　　定義各關節軸的正向如藍色箭頭所示。

　　2.確認機械手各關節軸對應到控制器指令參數的軸次序。

　　選擇各個關節軸軸號和對應的虛擬軸軸號。

　　3.TABLE寄存器依次存入機械手結構參數。

　　從TableNum編號開始依次機械手結構參數零點時，xz平面內底座旋轉軸的旋 轉中心到大關節軸的旋轉中心x方向的距離，零點時xz平面內，底座旋轉軸的旋轉中心到大關節軸的旋轉中心z方向的距離，底座軸一圈脈沖數，大臂軸長度，小臂軸長度，大臂軸一圈脈沖數，小臂軸一圈脈沖數，末端的水平偏移，末端軸的一圈脈沖數到Table中。TABLE(tablenum,LargeX,LargeZ,PulesLargeOneCircle,L1,L2,Pules1OneCircle,Pules2OneCircle,SmallX,SmallZ ,[PulesSmallOneCircle)

　　例程從TABLE(80002)開始依次填入Frame所需機械參數。

　　4.設置關節軸參數及虛擬軸參數。各軸的軸類型和脈沖當量(units)要設置正確，設置為電機走1°需要的脈沖數。虛擬軸的units跟實際發送脈沖數無關，用于設置運動精度，虛擬軸的脈沖當量一般設置為1000，表示精度為小數點后3位。

　　5.確定機械手零點位置。

　　定義大關節軸0點位置為大臂豎直;小關節軸0點位置為小臂水平。直角坐標系零點位置為底座中心。

　　6.建立機械手正逆解。

　　正解建立：先選擇對應的機械手模型，不同機械手模型對應的table列表不同，使用CONNREFRAME指令建立正解模式，然后選擇對應模型的軸列表。指令說明可通過RTSys軟件菜單欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNREFRAME即可查看。

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　　ELSEIF Roobat_Flag = 1 THEN '碼垛機械手正解建立 BASE(gcAxisVx,gcAxisVy,gcAxisVz,gcAxisVu)'選擇軸列表 CONNREFRAME(3,MaDuoTableId,gcAxisJ1,gcAxisJ2,gcAxisJz,gcAxisJu) WAIT LOADED '等待運動加載ENDIF

　　若機械手正解建立成功，虛擬軸MTYPE(當前運動類型)將顯示為34，此時只能操作關節軸在關節坐標系中調整機械手姿態，手動運動可通過RTSys軟件菜單欄的【工具】-【手動運動】，待【手動運動】界面彈出之后選擇關節軸軸編號(本文關節軸以軸0(J0軸)，軸1(J1軸)，軸2(J2軸))，軸3(J3軸))，然后根據實際需求選擇點動或者寸動。虛擬軸會自動計算末端工作點位于直角坐標系中的位置。

　　逆解建立：先選擇對應的機械手模型，不同機械手模型對應的table列表不同，使用CONNFRAME指令建立正解模式。指令說明可通過RTSys軟件工具欄的【常用】-【幫助文檔】-【RTBasic幫助】-【索引】，在查找欄搜索CONNFRAME查看。

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　　ELSEIF Roobat_Flag = 1 THEN BASE(gcAxisJ1,gcAxisJ2,gcAxisJz,gcAxisJu)'碼垛機械手逆解建立 CONNFRAME(3,MaDuoTableId,gcAxisVx,gcAxisVy,gcAxisVz,gcAxisVu) '第6/7軸作為虛擬的XY軸，啟動逆解連接。 WAIT LOADED '等待運動加載，此時會自動調整虛擬軸的位置。ENDIF

　　若機械手逆解建立成功，關節軸MTYPE(當前運動類型)將顯示為33，【手動運動】界面操作虛擬軸方法同上。此時加工工藝指令只能操作虛擬軸，事先編輯好運動的軌跡在直角坐標系中運動(本文虛擬軸以軸6，軸7，軸8,軸9為例)，關節軸會自動計算在關節坐標系中如何聯合運動。

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　　例程演示

　　RTSys軟件支持Basic，HMI與PLC混合編程，本例程采用Basic結合HMI界面混合編程進行演示。可通過RTSys軟件菜單欄的【HMI】-【工具箱】，選擇空間進行拖拉擺放，設計交互界面。

　　1.將程序下載到控制器運行，先后點擊RTSys軟件菜單欄的【工具】-【插件】-【XPLC SCREEN】。

　　2.待交互界面彈出后點擊“菜單”按鈕，選擇“結構參數”輸入密碼，進入，或者直接按400X上面的的“F3”按鈕，輸入密碼，進入，選擇對應的機械手模型和配置對應的機構參數。

　　3.選擇完機械手模型和設置好機械參數后，點擊“軸參數”按鈕進行軸參數配置。

　　4.設置完成之后點擊“主界面”，回到主界面，點擊“菜單”選擇“手動運動”，或者按400X上面的”F6”調出手動運動界面，進行正逆解切換，和操作對應軸進行運動。

　　5.機械手仿真工具的使用。打開【ZRobotView】軟件，點擊【連接】輸入控制器的IP(默認 IP:192 168.0.11)點擊連接，待連接成功后點擊切換即可3D仿真機械手的運動情況。

完整代碼獲取地址

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　　本次，正運動技術EtherCAT運動控制器在SCARA和碼垛機械手中的應用，就分享到這里。

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