SIMOTION 軸的回零功能

1、SIMOTION 軸的回零功能條目號:90719901 日期:2014-05-08 一、概述對于位置軸，輸入及顯示的相關(guān)位置是基于軸坐標系統(tǒng)的。軸的坐標系統(tǒng)必須與實際的機械坐標相一致。電機軸上的編碼器通常可分為絕對值編碼器及增量編碼器兩種類型。對于絕對值編碼器，在軸運行前必須進行一次絕對值編碼器的校正；對于增量編碼器，必須通過執(zhí)行回零運行來確定軸的機械零坐標。可以通過編碼器的零脈沖，外部零脈沖或零點開關(guān)+編碼器的零脈沖的方法來實現(xiàn)。如果需建立直接的位置參考，可以激活同步實際值功能。二、回零類型 主動回零(Active homing對于此類型的回零，需完成一個指定的運動。通過配置可選擇下述回零模

2、式： 通過零點開關(guān)及編碼器零脈沖回零(output cam and encoder zero mark 僅通過外部零脈沖回零(external zero mark only 僅通過編碼器零脈沖回零(encoder zero marker only 被動回零(Passive homing/on-the-fly homing此類回零發(fā)生在運動期間，此運動不是由回零命令產(chǎn)生的。通過配置可選擇下述回零模式： 通過零點開關(guān)及編碼器零脈沖回零(output cam and encoder zero mark 僅通過外部零脈沖回零(external zero mark only 僅通過編碼器零脈沖回零(en

3、coder zero marker only 直接回零(Direct homing/setting the home position在無運動時設(shè)置軸的位置。相對直接回零(Relative direct homing在無運動時，軸的實際值通過一個指定的偏移量來進行偏移。 絕對值編碼器回零(Absolute encoder homing/absolute encoder adjustment調(diào)整絕對值編碼器零點。1、主動回零(Active homing在回零期間，回零運行按照回零命令指定的模式執(zhí)行。與回零標志同步后零點位置的偏移對零點坐標產(chǎn)生影響。在主動回零時，需設(shè)定回零的方向，回零的接近速度，

4、遇到零點開關(guān)后的減速度以及進入零坐標的速度。 回零完成后，軸完成同步其“homed ”狀態(tài)被設(shè)置。注意:從SCOUT V4.1版本后，支持使用硬件限位開關(guān)作為回零反向點。(1使用回零開關(guān)及編碼器的零脈沖方式的主動回零(Active homing with homing回零命令執(zhí)行時軸以接近速度運行，當碰到回零開關(guān)時，軸減速運行離開零點開關(guān)，運行至下一個編碼器零脈沖。可以在配置數(shù)據(jù)中設(shè)置編碼器零脈沖在零位開關(guān)的前方或后方。軸與零位開關(guān)找到后的第一個編碼器零脈沖進行同步，然后，以回零進入速度運行回零的偏移量。零點坐標為定義在“home position coordinate ”中的值。 圖1. 主

5、動回零設(shè)置回零過程分為如下三個階段：階段 1軸運行至回零開關(guān)處軸以接近速度(Approach velocity運行，碰到回零開關(guān)。階段2與編碼器零脈沖同步軸以減速度(Reduced velocity運行至增量編碼器的零脈沖。編碼器的零脈沖相對于零點開關(guān)的位置可以在圖1中設(shè)置?？刂破髋c第一個檢測到的零脈沖同步。當檢測到零脈沖時，軸被認為同步并且軸位置被設(shè)定為“Home position coordinate- Home position offset”。階段3軸運行至坐標零點位置當檢測到編碼器零脈沖時，軸以進入速度(Entry velocity運行“Home position offset”距離

6、到達坐標零點。 回零過程參看圖2: 圖2. 回零過程硬件限位開關(guān)用做零點開關(guān) (V4.1 SP1后從SCOUT V4.1 SP1之后，硬件限位開關(guān)可以用做零點開關(guān)。軸回零運行碰到限位開關(guān)后再反向運行到第一個編碼器零脈沖，軸不能在硬件限位開關(guān)的方向繼續(xù)運行。左右硬件限位開關(guān)均可用于零點開關(guān)，分別用于正向回零及反向回零，在回零期間不激活硬件限位功能。回零參數(shù)設(shè)置如圖3所示： 圖3. 回零硬件限位開關(guān)設(shè)置(2僅使用外部零脈沖的主動回零回零命令起動軸運行至外部零脈沖。當軸到達配置的外部零脈沖的上升沿，以進入速度(Entry velocity運行零點位置偏移量，此時的軸位置為在“Home positio

7、n coordinate”中定義的值。對于軸的外部零脈沖回零方式，外部零脈沖使用連接的數(shù)字驅(qū)動器通過 PROFIdrive 傳送，則外部零脈沖必須在驅(qū)動中做為數(shù)字輸入量進行配置，并且必須基于其測量編碼器，例如，在驅(qū)動上，在ADI4/IM174上或在 C2xx 的數(shù)字量輸入上可用做外部零脈沖。連接SINAMICS 驅(qū)動對于直接檢測 SINAMICS 上的外部零脈沖信號，軸回零正的運動方向被同步到外部零脈沖正觸發(fā)沿，負的運動方向被同步到負觸發(fā)沿, 即每次在外部零脈沖的左側(cè)。通過反向信號(設(shè)置SINAMICS 參數(shù) P490 ，同步也可以在外部零脈沖的右側(cè)。在 SINAMICS 中, 編碼器零脈沖或

8、外部零脈沖的回零在參數(shù)P495中進行設(shè)置。為了可以檢測通過PROFIdrive 連接的驅(qū)動上的外部零點信號，軸上的外部零脈沖地址必須在軸的回零畫面中進行設(shè)置。因為在PROFIdrive 的報文中沒有提供驅(qū)動TO 相關(guān)的狀態(tài)位，V4.1 SP1版本后，包含外部零脈沖狀態(tài)的附加輸入位可在軸的配置參數(shù)“incHomingEncoder.stateDriveExternalZeroMark.aviable ”中進行配置。對于連接的驅(qū)動器 SINAMICS ，相關(guān)的狀態(tài)位在CU 報文390 或 391的PZD2中。a. 通過在SINAMICS 中指定編碼器的外部零脈沖 圖4. 正的運動方向外部零脈沖回零

9、 圖5. 負的運動方向外部零脈沖回零設(shè)置如下： 在“Ext. zero mark signal from drive available”中選擇“No ”。 在軸的相關(guān)驅(qū)動中設(shè)置外部零脈沖輸入，在此設(shè)置 p495.0=1 DI9。 圖6. 外部零脈沖的設(shè)置DI/DO9 在此用做外部零脈沖。在 SINAMICS 中，用做外部零脈沖的信號必須連接到CU 的(DI 9 - 11 或 13 - 15。 電機的旋轉(zhuǎn)方向確定外部零點脈沖：SINAMICS 正向運行時僅對應(yīng)于零脈沖的上升沿。SINAMICS負向運行時僅對應(yīng)于零脈沖的下降沿。數(shù)字量如需反向在CU 中進行設(shè)置。 圖7. 數(shù)字量反向設(shè)置b. 通過

10、驅(qū)動器 SINAMICS CU報文390 或 391的PZD2，編碼器的外部零脈沖 在此設(shè)置 CU 報文390，如果使用DI0做為編碼器的外部零脈沖，則其地址為298.0， 在回零設(shè)置畫面中設(shè)置用于外部零脈沖的地址 圖8. 外部零脈沖回零設(shè)置OnBoard C2x0對于使用本機的輸入點做為編碼器的外部零脈沖時只允許上升沿。注意：- 旋轉(zhuǎn)變壓器的編碼器極對數(shù)大于1時可使用“Only homing with a homing output cam and an encoder zero mark”的回零方式。(3僅通過編碼器零脈沖的主動回零 (無零點開關(guān)當沒有零點開關(guān)時，例如：軸在行程范圍內(nèi)編碼器

11、只有一個零脈沖信號的情況。回零命令使軸運行至編碼器的零脈沖標記處。檢測到編碼器零脈沖后，軸以進入速度運行零點偏移位置后將此位置設(shè)置為零點坐標。 圖9. 編碼器零脈沖回零設(shè)置回零時反向開關(guān)的作用 (V4.1 SP1版本之后僅在主動回零期間，反向開關(guān)可用于回零過程中的反向運行。反向開關(guān)可被配置為兩個數(shù)字量輸入信號。左邊的反向開關(guān)及右邊的反向開關(guān)可被單獨配置及激活。反向開關(guān)可在軸上定義，不能在編碼器上定義。下圖為基于開始位置點的回零順序: 圖10. 回零反向開關(guān)作用示例回零設(shè)置為：反方向回零1 開始點位于零點開關(guān)的前方2 軸位于零點開關(guān)處系統(tǒng)自動檢測到此情況，軸沿回零接近的反方向運行離開零點開關(guān)，之

12、后再按照正常的回零順序完成回零運行。3 軸位于零點開關(guān)的后面，即左側(cè)。如果按照回零方向為反向的回零設(shè)置開始找零點時，當軸運行至左側(cè)反向開關(guān)時則軸反向運行并且運行離開零點開關(guān)，之后再按照正常的回零順序完成回零運行?？蓪⒂布尬婚_關(guān)定義為反向開關(guān)。在這種情況下，在回零期間不激活硬件限位開關(guān)的限位功能。 反向開關(guān)可通過軸的配置參數(shù)“typeOfAxis.homing.reverseCamPositive andtypeOfAxis.homing.reverseCamNegative ”進行設(shè)置。 圖11. 回零反向開設(shè)置僅在一個方向回零(V4.1 SP1之后在 V4.0時，在配置參數(shù)“typeOfA

13、xis.homing.direction ”中可設(shè)置回零方向但沒有回零反向開關(guān)的設(shè)置。 圖12. V4.0回零設(shè)置在V4.1中在Homing procedure中可以設(shè)置為“Only positive direction”后，與V4.0相同： 圖13. V4.1回零設(shè)置圖14為一個旋轉(zhuǎn)軸不允許反向的示例： 圖14. 只能在一個方向回零示例示例回零設(shè)置為：正方向回零（右側(cè)）1 開始點位于零點開關(guān)前方在模態(tài)長度中可找到回零開關(guān)。2 軸位于零點開關(guān)處系統(tǒng)自動檢測到此情況，軸按照設(shè)置的接近方向運行在下一次碰到零點開關(guān)時完成回零，回零運行可能超過軸的模態(tài)長度。2、被動回零(Passive homing/

14、on-the-fly homing在被動回零時，執(zhí)行被動回零命令后通過一個運動命令運行軸時，按照設(shè)定的回零模式完成回零。在相關(guān)的運動指令中的位置控制模式下才可以使用被動回零。不能使用零點位置偏移量。當軸檢測到零點信號后發(fā)出回零完成狀態(tài)信號。回零速度，減速度及進入速度在被動回零中沒用。 圖15. 被動回零設(shè)置回零模式的設(shè)置：(1默認設(shè)置回零模式基于編碼器的類型由系統(tǒng)進行定義： 增量編碼器 sin/cos encoders, TTL encoders, 或 resolvers ，通過編碼器零脈沖來實現(xiàn)回零。 絕對值編碼器 Endat 通過外部編碼器零脈沖來實現(xiàn)回零。(2通過零點開關(guān)及編碼器零脈沖的

15、被動回零(Passive homing with homing output cam and encoder zero mark mode一旦檢測到零點開關(guān)，檢測下一個編碼器的零脈沖，當檢測到編碼器的零脈沖時將當前位置設(shè)置為軸的零點位置坐標，發(fā)出已回零的狀態(tài)信號。(3僅通過外部零脈沖的被動回零(Passive homing with external zero mark only一旦檢測到外部零點開關(guān)，將當前位置設(shè)置為軸的零點位置坐標，發(fā)出已回零的狀態(tài)信號。(4僅通過編碼器零脈沖的被動回零(Passive homing with encoder zero mark only回零不使用零點開關(guān)，

16、例如：在軸的整個運行范圍中，編碼器僅有一個零點脈沖信號。當檢測到零點脈沖信號時，將當前位置設(shè)置為軸的零點位置坐標，發(fā)出已回零的狀態(tài)信號。注意：對于在軸的整個運行范圍中，軸不只產(chǎn)生一個零點脈沖信號的應(yīng)用中，應(yīng)使用 "homing output cam and encoder zero point" 的回零設(shè)置，以確?；亓憔_。當然也可以使用 "only external zero point"的回零設(shè)置，這種回零精度會低一些。3. 直接回零/設(shè)置零點位置(Direct homing/setting the home position將軸的當前位置設(shè)置為指定

17、的軸的零點位置坐標。不能使用零點位置偏移，不需要執(zhí)行軸的運動。當執(zhí)行回零命令后，發(fā)出已回零的狀態(tài)信號。 軸回零的參數(shù)設(shè)置對于此種回零方式無用。軸的零點坐標在回零命令中設(shè)置。 4. 相對直接回零/零點位置的相對設(shè)置(Relative direct homing/relative setting of home position (V3.2及以上將軸的當前位置偏移零點位置坐標中的設(shè)定值，在此情況下，設(shè)置的零點位置坐標作為偏移量。當軸運行中也可以使用此種回零方式。軸回零的參數(shù)設(shè)置對于此種回零方式無用。軸的零點坐標在回零命令中設(shè)置。 5對于增量編碼器需要一個新的回零過程的狀態(tài)對于增量編碼器，在下述情況

18、下，軸的已回零狀態(tài)系統(tǒng)變量“positioningstate.homed ”被復(fù)位為“No ”： 編碼器系統(tǒng)錯誤/編碼器失敗 執(zhí)行新的回零命令 掉電 從SCOUT 中下載程序時選擇初始化所有的非掉電保持的工藝對象數(shù)據(jù)設(shè)置 對于軸配置修改后的重新下載 此軸工藝對象的重新起動6. 絕對值編碼器回零(Absolute encoder homing / absolute encoder adjustment使用“_homing(”命令，回零模式設(shè)置為“ENABLE_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER”時，當前軸位置被設(shè)置等于：編碼器值+ 絕對編碼器的偏移量。 圖16. 軸的零位置為編

19、碼器零位置+絕對值編碼器偏移量絕對編碼器的偏移量 (V3.2之后 可以設(shè)置做為一個附加值或絕對值。絕對值編碼器的偏移量被保存在 NV RAM 中并且直到下次絕對值編碼器調(diào)整之前一直有效。 當調(diào)試控制器時，此功能必須被執(zhí)行一次。在回零配置畫面中可設(shè)置偏移量： 圖17. 絕對值編碼器偏移總的偏移量可通過設(shè)置： absHomingEncoder.setOffsetOfAbsoluteEncoder 及 absshift 配置數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。設(shè)置一個附加的偏移量設(shè)置“absHomingEncoder.setOffsetOfAbsoluteEncoder=RELATIVE” (默認設(shè)置: 軸的實際值 = 編

20、碼器實際值 + (以前設(shè)置的有效偏移量 + absshift 新的偏移量 =以前設(shè)置的有效偏移量 + absshift當調(diào)用“_homing(”命令時， “absHomingEncoder.absshift ”被疊加到當前絕對值編碼器的偏移量中。 設(shè)置一個絕對偏移量 (V3.2之后設(shè)置“absHomingEncoder.setOffsetOfAbsoluteEncoder=ABSOLUTE ”(V3.2之后 ：當調(diào)用“_homing(”命令時， “absHomingEncoder.absshift ”被設(shè)置為絕對值編碼器的偏移量。 軸的實際值 = 編碼器實際值 + absshift 示例:當實

21、際編碼器位置值= 100.000，絕對偏移：absshift = 5.000第一次執(zhí)行“_homing(”命令： 位置 = 105.000第二次執(zhí)行“_homing(”命令：位置= 105.000absshift = 7.000第三次執(zhí)行“_homing(”命令：位置= 107.000設(shè)置軸至預(yù)定義的位置 (V4.1 SP1之后當在“_homing(”命令中設(shè)置功能參數(shù)“homingMode:=SET_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER_BY_POSITION”時，將當前位置值設(shè)置為“homePosition ”參數(shù)中的值。絕對值編碼器的偏移量通過此值由系統(tǒng)來計算，并在系統(tǒng)變

22、量absoluteEncodern.totalOffsetValue 中顯示，此值在系統(tǒng)中做為掉電保存變量進行保存。在“absHomingEncoder.absshift ”中的配置數(shù)據(jù)不會被改變。顯示偏移量可以讀出偏移量(V3.1之后總的偏移量在系統(tǒng)變量 absoluteEncoderx.totalOffsetValue 中顯示，此時總的偏移量激活狀態(tài)顯示在absoluteEncoderx.activationState中。此外，當至少調(diào)用一次_homing( 命令，homingMode:=ENABLE_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER后，顯示激活狀態(tài)。絕對值編碼器調(diào)整執(zhí)

23、行下述步驟進行絕對值編碼器的調(diào)整：(1. 不激活限位開關(guān)，因為當限位開關(guān)激活時不能進行絕對值編碼器的調(diào)整。(2. 執(zhí)行絕對值編碼器的調(diào)整： 一旦執(zhí)行_homing(命令，homingMode:= ENABLE_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER。配置數(shù)據(jù) absHomingEncoder.absshift 被使用。(配置數(shù)據(jù) absHomingEncoder.absshift 可在線進行修改，任何修改可立即生效 ?；?將軸移動到設(shè)定的零點位置，執(zhí)行_homing(命令， homingMode:=SET_OFFSET_OF_ABSOLUTE_ENCODER_BY_POSITION (V4.1 SP1 之后，將當前 位置設(shè)置為“homePosition”中的值。絕對值編碼器的偏移量會被系統(tǒng)自動計算，并顯示在系統(tǒng)變量 absoluteEncodern.totalOffsetValue 中，此值在系統(tǒng)中做為掉電保存變量進行保存。 配置數(shù)據(jù)“absHomingEncoder.abssh