凸轮启动时多从轴多跑一个周期的问题分析及解决方法

liuweidong

一．问题描述

在将主轴和从轴使能后，再使能电子凸轮指令，此时并未通过运动指令驱动主轴运动，但从轴却会以极高的速度转一个周期。

二．问题分析

1.电子凸轮功能工作时序（以一个主轴，一个从轴为例）

1）通过使能MC_Power指令，分别将主轴和从轴使能

2）通过使能MC_CamTableSelect指令，选择为主从轴选择凸轮表

3）通过使能MC_CamIn指令，将主从轴按选择的凸轮表，建立起跟随关系

4）对主轴，通过MC_MoveVelocity指令（或者Absolute，Relative），驱动主轴运动。 此时，从轴会跟随运动。

2． 问题出现原因

根据多次实验分析，发现有因为主轴使能后，此时主轴的电机会有微小的抖动，而导致主轴的实际位置可能出现负向的微小偏差。此时，若使能电子凸轮指令，由于用到的电子凸轮是周期性的模式(通常默认设置为360)，PLC会认为主轴的负向微小位置是上一个周期的接近结束位置，如-0.1对应359.9。因此，PLC会立即控制从轴高速跟随到主轴359.9对应的从轴位置，即接近一个周期的距离。

其实，上电使能后，主从轴都有可能会出现一个微小的抖动。但通常情况下，凸轮表中，从轴位置是从0开始，因此从轴的微小抖动，虽然在启动凸轮后，也会有一个瞬间的调整过程，但由于抖动极小，因此过程不明显。

MC_CamTableSelect指令有两个关键参数MasterAbsolute和SlaveAbsolute； MC_CamIn指令也有一个同样的关键参数StartMode（取值可以是绝对模式或相对模式）。

只有当主轴位置选择绝对模式，即MC_CamTableSelect指令关键参数MasterAbsolute为true时，PLC会按照先前的分析进行计算，导致从轴会多跑一个周期。而如果主轴位置选择的是相对模式，则不会出现该问题。

三．问题解决方法

鉴于前面的分析，该问题核心是要满足上面这三种情况下的正常使用。于是，结合现场应用需求，对凸轮指令的参数进一步分析和实验，得出如下结论：

主轴输入转换的位置是根据以下公式进行的，并且使用转化后的X作为作为凸轮的输出： X = MasterScaling*MasterPosition + MasterOffset 。因此，可以通过MasterOffset参数调整主轴的位置输入量。

SlaveOffset, SlaveScaling:

从轴输出变换的位置是根据以下公式进行的，并且使用转化后的Y作为凸轮中从轴的实际输出：Y = SlaveScaling*CAM( X ) + SlaveOffset 。因此，可以通过参数SlaveOffset调整从轴的位置输出量。

由此可见，不管是由于主轴还是从轴的初始位置偏移量（抖动或正常的运动导致）带来的从轴瞬间高速调整过程问题，解决思路都是通过一定途径，抵消掉主轴或从轴的初始偏移量导致的问题。

主轴偏移量导致的问题：

1）方法1： 将主轴位置模式配置为相对模式

该方法只适用于主轴可以支持相对位置模式的情况。

具体方法是：将MC_CamTableSelect的参数MasterAbsolute的值置为False，即

不使用绝对位置模式。其它参数不变。

注：若主轴只能使用绝对位置模式，则该方法不适用。

2）方法2： 将主轴位置进行反向偏移

该方法只能用于主轴仅支持绝对位置模式的情况。

具体步骤是：

将MC_CamTableSelect的参数MasterAbsolute的值置为True，即主轴使用绝对位置模式。

定义一个LREAL型的变量主轴偏移，该变量的初始值为

主轴偏移 := 0 – 主轴当前位置;

然后，将主轴偏移量值赋给指令MC_CamIn的输入参数MasterOffset。如下图所示：

从轴偏移量导致的问题：

当问题是由于从轴的初始偏移量导致时，解决方法有三种：

1）方法1：将从轴位置模式配置为相对模式

该方法只适用于从轴支持相对位置模式的情况。

具体方法是：将MC_CamTableSelect的参数SlaveAbsolute的值置为False，即

不使用绝对位置模式，其它参数不变。

注：若从轴只能使用绝对位置模式，则该方法不适用。

2）方法2：将凸轮启动模式设置为相对模式

具体方法：将MC_CamIn指令的StartMode参数设置为1（相对模式），其他参数不变。

3）方法3 ：将从轴位置进行反向偏移

该方法只能用于从轴仅支持绝对位置模式的情况。将从轴当前位置值赋给指令MC_CamIn的输入参数SlaveOffset。