B c e k c h k o h f o f f

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1 Beckhoff 运动控制技术及解决方案

2 运动控制器 -- 基于 Windows XP 和 CE 的 IPC EPC IPC 嵌入式 PC 2

3 运动控制系统基石 --- 现场总线及 I/O 3

4 控制软件 ---TwinCAT Totol Windows Control Automation Technology TwinCAT 系统 实时服务器 诊断功能如示波器 系统管理器 ADS ADS ADS OCX/Dll OPC ADS 路由器 Windows NT, 2000, XP I/O 服务器 PLC 控制 PLC 服务器 I/O 用户 HMI ADS NC 服务器 I/O 映射 用户 HMI ADS ADS ADS ADS ADS I/O 其它例如, 凸轮等 I/O 内核模式用户模式 TCP/IP 现场总线接口卡驱动程序 4

5 Beckhoff 运动控制系统机制 在 PC 上运行 PLC 和 NC PLC 任务和 NC 任务定时地以多任务多线程独立运行 周期性地获取 CPU 的计算时间 在 PC 上一个 PLC 程序和 NC 控制的实时运行 PLC 服务 Windows NT 和 HMI 程序 NC 服务 例如. 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms t NC 周期 ( 例如. 1. 1ms) NC 周期 NC 周期 NC 周期 PLC 周期 ( 例如. 2ms). 2ms) PLC PLC 周期 t 5

6 Beckhoff 运动控制实现方式 TwinCAT NC PTP,NCI NCI,CNC CNC 逻辑运算与处理 位置, 速度 加速度控制 路径规划闭环控制 同步, 凸轮 飞剪等 通用插补 NC PLC PTP NC PLC PTP NC I NC PTP NC I CNC TWINCAT PC Control PLC/NC PTP/CNC 7

7 Beckhoff 运动控制概览 I/O, PLC, NC PTP, NCI/CNC 高度集成在一个平台中 实时性 : 硬实时能力 : 周期最小至 50 微秒, 以及 Beckhoff 拥有专利的对 CPU 利用率的动态调整 XFC 100 微秒的刷新周期 ( 包含 100 个伺服轴 ) 基于 EtherCAT 总线 几乎运行于任何一个 PC 纯软件解决方案 ( 无需硬件扩展 ) 7

8 TwinCAT NC PTP 功能 普通定位运动 (Point to Point) 电子齿轮同步数字凸轮开关凸轮轴运动叠加 ( 合成 ) 飞剪 8

9 TwinCAT NC I 功能 Properties Max. number of controlled axes Max. number of simultaneously interpolating per channel PLC programming NCI programming Interpolation functions TwinCAT NC I path axes + 5 auxiliary axes IEC DIN extension Subroutine techniques NCI function blocks from the PLC Linear, circular, helical interpolation in the main planes Look Ahead 9

10 TwinCAT NCI 功能 10

11 TwinCAT CNC 功能 Properties Max. number of controlled axes/spindles Max. number of controlled spindles Max. number of independent channels Max. number of simultaneously interpolating per channel TwinCAT CNC path axes/spindles PLC programming CNC programming Interpolation functions IEC DIN extension High-level language extensions Subroutine techniques User macros Linear, circular, helical interpolation in the main planes/freely definable planes Look Ahead Spline interpolation Thread functions 11

12 TwinCAT CNC 功能 12

13 TwinCAT TwinCAT NC PTP--PLCopen PLCopen 功能块概览 Administrative Motion Single Axes Multiple Axes Single Axes Multiple Axes Power CamTableSelect MoveAbsolute Non-Interpolated Reset ReadStatus ReadAxisError ReadParameter WriteParameter ReadActualPosition MoveRelative MoveAdditive MoveSuperImposed MoveContinuous MoveVelocity Home Stop CamIn CamOut GearIn GearOut Phasing Interpolated PositionProfile VelocityProfile AccelerationProfile 13

14 TwinCAT NC PTP- NC PTP- --PLCopen 功能块概览 MC_MoveAbsolute MoveAbsolute MC_MoveRelative MoveRelative MC_MoveSuperimposed MoveSuperimposed MC_MoveAdditive MC_PositionProfile Discrete Motion MC_Move MoveAbsolute; MC_ MoveRelative MC_MoveAdditive; MC_PositionProfile MC_MoveVelocity MoveVelocity MC_VelocityProfile MC_AccelerationProfile MC_MoveSuper Superimposed MC_MoveVelocity MC_VelocityProfile MC_AccelerationProfile Continuous Motion MC_Move Move Absolute MC_Move Move Relative MC_MoveAdditive MC_MoveSuperimposed MoveSuperimposed MC_PositionProfile MC_Sto Stop Done Note 1 Stopping MC-Stop MC_MoveVelocity MoveVelocity MC_VelocityProfile MC_AccelerationProfile MC-Stop Done Homing MC_Stop MC_Home Done Standstill MC_Power Note 1: All FBs can be called, although they will not be executed, except MC_Reset and Error will generate the transition to StandStill or ErrorStop resp.. Root: Task Force Motion Control presentation Version Febr2002. ( 14

15 TwinCAT NC PTP- NC PTP- --PLCopen 功能块概览 15

16 TwinCAT NC PTP- NC PTP- -- 电子齿轮同步 线性同步耦合之后 : 从轴 set position = coupling factor* 主轴 set position 可以动态修改齿轮比 使用标准的功能块, 简单方便 16

17 TwinCAT 电子齿轮同步 龙门钻床 17

18 TwinCAT 运动控制凸轮同步 Camming 主从轴之间非线性耦合 凸轮设计遵循 VDI guideline 2143 凸轮设计工具 TwinCAT cam design editor 18

19 TwinCAT NC PTP- NC PTP- 凸轮设计工具 Position Velocity Acceleration 19

20 TwinCAT NC PTP- 凸轮设计工具 20

21 TwinCAT NC PTP 凸轮设计工具 Positiontable 数据表 动态修改 The position values of a slave depending on a master value are interpolated in the NC Motion Function Only segment points needed. The intermediate points are calculated depending on the actual function in the NC 21

22 TwinCAT NC PTP : 飞剪 22

23 TwinCAT NC PTP : 飞剪功能块 23

24 TwinCAT 运动控制 : 自动收放卷 24

25 TwinCAT 系统管理器 运动控制调试配置工具 25

26 Beckhoff 运动控制 软件示波器 26

27 Beckhoff 运动控制之驱动解决方案 Synchronous Servomotors AM2000/AM3xxx Digital Compact Servo Drive AX20xx Digital Compact Servo Drive AX5xxx Digital Compact Servo Drive AX25xx 27

28 Beckhoff 运动控制 驱动解决方案 AX

29 Beckhoff 运动控制 基于 EtherCAT 总线的伺服驱动 AX5000 Precise Synchronisation (<< 1 µs!) by exact adjustment of distributed clocks IPC M t S.. DVI S S S S S S S 29

30 Beckhoff 运动控制 驱动解决方案 AX5000 支持第三方的伺服电机 30

31 Beckhoff 运动控制 驱动解决方案 AX5000 支持多种反馈接口 板载多种通用接口无需额外接口 Resolver TTL encoder TTL encoder with Hall effects Sinus/Cosinus 1 Vpp EnDAT, single- and multi-turn Hiperface, single- and multi-turn BiSS, single- and multi-turn 31

32 Beckhoff 伺服调试 ---TcDriveManager 32

33 Beckhoff 运动控制 驱动解决方案步进电机系统 33

34 Beckhoff 支持的运动控制方式 DVI/USB 驱动 : 伺服电机 ( 总线, 模拟量, 脉冲 ), 步进电机 (KL2531/41,K/EL2521) 直流电机 (KL2532/42,KL2535/45) 直线电机 (AX5000/2000) 液压轴 EL4132 EL5101 EM7004 EL2521/ KL2521 EL2521/ KL2521 EL7041/ KL

35 Beckhoff 运动控制应用 金属焊接系统 CP6619 BK1120 KL4434, KL5101 伺服电机 KL2541, 5A/50 V 步进电机 KL2542, 3.5A/50 V 直流电机 35

36 Beckhoff 运动控制应用 轿车车门焊接设备 Automotive Door Control system CP6201 NC PTP run-time EK1100 EL2521 TwinCAT HMI 36

37 Beckhoff 运动控制应用 轿车车门焊接设备 CP6201 EtherCAT EL6731/Profibus master EK1100 EL2521 EL

38 Beckhoff 运动控制应用 -- 立体仓库 38

39 Beckhoff 运动控制应用 -- 矽钢片曲线开料机 Cam tables MC_CamTableSelect MC_CamIn product detection MC_TouchProbe Cam table adjustment on the fly MC_CamScaling MC_WriteMotionFunction 39

40 Beckhoff 运动控制系统应用 机器人 C6350 Windows XP TwinCAT NCI ETHERCAT EL4132/5101 Visual C++ Camming Gearing 40

41 Beckhoff 运动控制系统应用木工加工设备 --NCI 41

42 Beckhoff 运动控制系统应用 ---CNC 加工中心 42

43 Beckhoff 运动控制系统 感谢大家的时间与耐心!