【非标自动化】3、AutoShop快读理解（配置-轴组设置）

一、什么时候才需要“轴组设置”前面配置的Axis_0、Axis_1、Axis_2是一根根独立的运动轴。假设设备中有X轴伺服模组Y轴伺服模组Z轴伺服模组。如果程序只需要X轴移动到300 mm 等待X轴完成 Y轴移动到200 mm 等待Y轴完成 Z轴下降50 mm那么只配置单独的运动控制轴就够了不一定需要轴组。只有工艺要求多根轴按照一条确定的空间轨迹协调运动时才需要配置轴组例如XY平台沿斜线移动XY平台画圆XYZ点胶机沿三维路径点胶激光切割头沿轮廓运动两轴联动搬运要求中间路径不能碰到障碍物XY运动的同时Z轴按比例升降XY画圆的同时旋转轴同步转动。汇川H5U/Easy这类运动控制PLC支持单轴绝对、相对、速度运动也支持多轴直线插补和圆弧插补轴组就是为这种多轴插补建立的逻辑对象。(汇川技术)一句话区分运动控制轴解决“每一根轴怎么动”轴组解决“多根轴怎样组合成一条轨迹”。二、构建一个真实场景XY点胶平台假设现在要做一台点胶设备。机械结构是X轴伺服模组控制胶头左右运动 Y轴伺服模组控制产品前后运动 Z轴伺服模组控制胶头上下运动现在要在产品表面点一条斜线起点(X0Y0) 终点(X300Y400) 点胶速度100 mm/s不使用轴组会发生什么分别执行两个单轴指令Axis_0移动300 mm速度100 mm/s Axis_1移动400 mm速度100 mm/s结果是X轴3秒到终点Y轴4秒到终点前3秒大致沿斜线运动最后1秒X轴已经不动只有Y轴继续运动。胶头走出来的轨迹就不是从起点到终点的一条直线而是先走一段斜线 再竖直走一段这显然不能满足点胶要求。使用轴组以后把Axis_0配置成轴组X轴 Axis_1配置成轴组Y轴然后给轴组下达直线插补命令从(00) 沿直线运动到(300400) 轨迹速度100 mm/sPLC会自动计算总路径长度 500 mm 总运行时间 5 s X轴速度 60 mm/s Y轴速度 80 mm/s于是两根轴同时启动按比例运动同时到达终点胶头始终沿指定直线运动。这就是轴组最核心的价值。三、轴组不需要增加任何新的硬件接线这是理解轴组时最重要的一点轴组完全是PLC软件里的多轴协调关系不对应新的电机、驱动器或接线端子。实际硬件仍然是Easy523 EtherCAT口 │ ├── X轴伺服驱动器 → X轴伺服电机 ├── Y轴伺服驱动器 → Y轴伺服电机 └── Z轴伺服驱动器 → Z轴伺服电机每一根轴仍然需要独立完成驱动器供电电机动力线编码器线EtherCAT网线原点传感器正限位负限位Axis单位换算速度和加速度单轴回零单轴在线调试。等Axis_0、Axis_1、Axis_2都单独调通后才把它们组合成GroupAxes_0所以实际项目顺序一定是先把每一根单轴调通 ↓ 再建立轴组 ↓ 最后调试多轴插补不能一开始单轴方向、单位、回零都没有验证就直接调试轴组。四、根据截图理解“基本设置”截图中配置的是轴组号0 X轴Axis_0 Y轴Axis_1 Z轴Axis_2 辅助轴Axis_3这表示建立了一个编号为0的四轴逻辑坐标系GroupAxes_0 ├── X坐标Axis_0 ├── Y坐标Axis_1 ├── Z坐标Axis_2 └── 辅助坐标Axis_3注意X轴、Y轴、Z轴不是PLC自动判断出来的而是人为定义的。例如现实设备中现实机械机构单轴对象在轴组中的角色左右直线模组Axis_0X轴前后直线模组Axis_1Y轴升降直线模组Axis_2Z轴旋转工作台Axis_3辅助轴程序以后给GroupAxes_0下发坐标X 300 Y 200 Z 50 辅助轴 90PLC就知道这些坐标分别要交给哪一根实际运动轴。1. 轴组号轴组号是PLC内部识别轴组的编号。例如GroupAxes_0点胶机构XYZ GroupAxes_1搬运机构XY GroupAxes_2检测平台XY程序里的插补指令通过轴组引用确定控制哪一套轴。多个轴组之间不能随意重复占用同一根正在运行的轴。例如Axis_0正在由GroupAxes_0执行插补时不应该再同时由其他轴组或单轴定位指令控制。2. X轴和Y轴X、Y是最常见的二维插补平面。例如Axis_0 X轴 Axis_1 Y轴就可以执行XY直线插补XY圆弧插补XY连续轮廓轨迹。截图中X轴、Y轴后面有(*)可以看出这两个位置是轴组中的核心平面轴。如果设备只有XY平台可以只建立X轴Axis_0 Y轴Axis_1没有实际Z轴和辅助轴就不要为了填满界面而强行分配。3. Z轴Z轴用于三维空间运动。例如点胶机X左右 Y前后 Z上下可以执行从(000)到(30020050)的三维直线运动。此时PLC会协调三根轴让工具中心沿三维直线到达终点而不是先走X、再走Y、最后走Z。不过很多设备的Z轴主要负责抬起和下降并不参与XY轮廓插补。例如Z轴下降到点胶高度 XY轴组执行点胶轨迹 Z轴抬起这种情况下也可以只建立XY轴组Z轴继续使用单轴定位指令控制。是否把Z轴加入轴组取决于工艺是否要求Z参与连续轨迹而不是取决于设备有没有Z轴。4. 辅助轴辅助轴可以理解为轴组中的第四根协调轴典型是旋转轴转盘轴喷头角度轴焊枪姿态轴送料辅助轴需要与XYZ轨迹同步的其他运动轴。例如X、Y沿直线移动 辅助轴同时从0°旋转到90°或者X、Y执行圆弧 Z轴同时从0 mm升到20 mm 辅助轴同时旋转180°圆弧插补时软件通常选择XY、YZ或XZ中的两个轴形成圆弧平面其他轴可以作为辅助方向执行同步直线变化。汇川对MC_MoveCircular的说明中也明确提到选定的两个坐标轴执行圆弧插补其他坐标轴可以作为辅助轴执行直线插补。(掌上汇川)因此辅助轴不是“备用轴”也不是故障时替代其他轴而是不属于基本XYZ空间坐标但需要与整条轨迹同步运动的第四个坐标。五、什么时候只配置XY什么时候配置XYZ或四轴场景一普通XY点胶X轴Axis_0 Y轴Axis_1 Z轴不加入轴组 辅助轴不加入轴组运行逻辑Z轴单独下降 → XY轴组点胶 → Z轴单独抬起这是最适合初学轴组的配置。场景二三维曲面点胶产品表面有高度变化胶头运动时需要同时改变XYZX轴Axis_0 Y轴Axis_1 Z轴Axis_2轨迹可能是从(0010) 移动到(1005015) 再移动到(20010022)此时Z轴必须参加轴组。场景三焊枪位置加姿态X轴Axis_0 Y轴Axis_1 Z轴Axis_2 辅助轴Axis_3焊枪旋转角度焊枪沿焊缝移动的同时辅助旋转轴调整枪头角度。六、轴组中的单位应该怎么配置轴组本身显示的是Unit Unit/s Unit/s²因为轴组不知道项目最终使用毫米、度还是英寸。真正的单位来自每根Axis的单位换算配置。XY直线平台推荐Axis_0毫米 Axis_1毫米轴组速度就是mm/sXYZ平台推荐Axis_0毫米 Axis_1毫米 Axis_2毫米三根空间轴使用统一单位路径长度和路径速度才容易理解。辅助旋转轴可能配置为Axis_3度这样可能形成X/Y/Z毫米 辅助轴度软件可以分别计算各轴目标但此时不能把辅助轴角度简单理解为空间距离的一部分。具体怎样参与速度规划要结合所调用的插补指令说明。初学时建议先使用单位全部为毫米的XY轴组完全掌握直线插补后再加入Z轴和旋转辅助轴。七、根据截图理解“参数设置”截图中有最大速度1000 Unit/s 最大加速度30000 Unit/s² 停止方式立即停止1. 轴组最大速度这里限制的是轴组沿整条轨迹运动的最大路径速度。它不是简单等于某一根轴的转速也不是要求每根轴都以1000运行。仍以前面的路径为例起点(00) 终点(300400) 轴组速度100 mm/sPLC计算得到X轴速度60 mm/s Y轴速度80 mm/s 路径速度100 mm/s轴组最大速度还会受到单轴最大速度限制。假设Axis_0最大速度200 mm/s Axis_1最大速度150 mm/s 轴组最大速度300 mm/s虽然轴组允许300 mm/s但当某条轨迹会导致Y轴超过150 mm/s时这条指令可能受到限制或报参数错误。所以实际有效边界同时受两层控制轴组的轨迹速度限制 每一根单轴的速度限制2. 轴组最大加速度它限制的是整条轨迹速度变化的快慢。例如轴组目标速度100 mm/s 轴组加速度500 mm/s²PLC再根据路径方向把加速度分解给X、Y、Z各轴。轴组加速度太大可能造成机械振动点胶轨迹拐角变形伺服跟随误差增大工件移动驱动器过载丝杆和联轴器冲击。截图中的最大速度1000 最大加速度30000看起来更像默认值不能在没有机械数据的情况下直接用于真实设备。初次调试XY平台可以先从较低值开始例如轴组最大速度50100 mm/s 轴组最大加速度200500 mm/s²这只是调试起点最终值需要结合模组、电机、负载和工艺确定。3. 停止方式立即停止这个参数决定插补运动被停止或发生相关中断时轴组采用怎样的停止响应。截图选择的是立即停止从控制含义上看它强调尽快终止当前插补给定不再继续按照正常轨迹向终点运行。如果下拉选项中还有减速停止之类的模式那么实际项目通常需要根据工艺选择正常停止更适合减速停止发生严重轴组错误可能要求快速终止轨迹人身安全急停不能依赖这个软件选项仍要使用急停、安全继电器和伺服STO。“立即停止”不代表电机和机械质量能够在零时间内真正停住。实际停机效果仍受伺服响应负载惯量驱动器故障策略单轴故障减速度机械制动能力影响。八、轴组在Main程序中怎样使用实际程序不能只给GroupAxes_0一个启动位就结束而要分成单轴准备和轴组运行两部分。第一阶段先准备每一根单轴典型流程1. 检查急停和安全门 2. 复位Axis_0、Axis_1 3. 使能Axis_0、Axis_1 4. Axis_0执行回零 5. Axis_1执行回零 6. 确认两根轴都回零完成 7. 确认两根轴都处于静止可用状态轴组不会替代单轴回零。PLC必须先知道X轴当前坐标是多少 Y轴当前坐标是多少才能计算轨迹。第二阶段调用轴组插补指令不同AutoShop版本中的具体函数块名称和参数排列应以指令帮助为准。常见的核心功能包括轴组直线插补 轴组圆弧插补 轴组停止 轴组错误复位汇川资料中圆弧插补指令名称为MC_MoveCircular用于控制轴组执行圆弧插补直线插补通常对应MC_MoveLinear类指令。(掌上汇川)概念上一条XY直线插补命令需要提供轴组GroupAxes_0 终点 X 300 mm Y 400 mm 轨迹速度 100 mm/s 加速度 500 mm/s² 减速度 500 mm/s²PLC自动完成计算路径长度 计算X/Y速度比例 同时启动X/Y 周期性发送位置指令 同时到达终点 输出Done程序结构可以设计为状态0等待复位 状态10X/Y轴使能 状态20X轴回零 状态30Y轴回零 状态40移动到轨迹起点 状态50启动点胶 状态60执行轴组直线插补 状态70等待轴组Done 状态80关闭点胶 状态90返回待机位置 状态900轴组故障处理九、为什么通常还要先移动到轨迹起点假设点胶轨迹要求起点(10050) 终点(300200)而设备当前位于当前位置(00)通常程序会先执行移动到轨迹起点(10050)到达起点以后打开点胶阀 → 执行插补到(300200) → 关闭点胶阀否则从当前位置到正式轨迹起点的那一段也可能被点上胶。“移动到起点”可以使用单轴动作也可以使用轴组直线插补取决于中间路径是否有严格要求。十、圆弧插补在项目中怎么理解假设XY平台当前位置为X100 Y0需要沿四分之一圆移动到X0 Y100圆心为X0 Y0这时不能分别给X、Y两个简单定位命令因为圆弧上的X和Y位置关系不断变化。需要调用轴组圆弧插补给出当前起点终点圆心、通过点或半径顺时针或逆时针路径速度加减速度。PLC在每一个运动周期计算下一时刻的X、Y目标位置使工具沿圆弧运动。MC_MoveCircular可根据通过点、圆心或半径等方式定义圆弧并选择XY、YZ或XZ平面。(掌上汇川)十一、根据截图理解“在线监控”在线监控分为两部分各单轴监控 轴组整体监控1. 各轴状态X、Y、Z、辅助轴分别显示状态故障码设置位置反馈位置设置速度反馈速度。设置位置PLC当前发送给伺服驱动器的目标位置。例如X轴设置位置150.000 mm反馈位置伺服驱动器返回的实际位置。例如X轴反馈位置149.980 mm两者差值就是位置跟随误差的一部分。设置速度轴组轨迹规划器分配给该轴的目标速度。反馈速度伺服驱动器反馈的实际速度。通过这里可以验证前面的比例关系。例如从(00)到(300400)路径速度100 mm/s稳定运行时可能看到X轴设置速度约60 mm/s Y轴设置速度约80 mm/s2. 轴组状态显示整个GroupAxes_0当前处于空闲运行停止完成故障等哪一种状态。界面显示的是数字编码时要结合AutoShop帮助中的状态枚举解释。3. 轴组故障码如果任何参与插补的轴发生问题轴组也可能进入故障状态例如某根轴未使能某根轴处于ErrorStop某根轴还在执行单轴运动单轴触发软硬限位目标参数超过速度限制圆弧参数无法构成圆同一条插补指令被重复触发EtherCAT轴掉线。调试时不能只看“轴组故障码”还要同时看对应X、Y、Z单轴故障码。4. 运行距离表示本次插补已经沿轨迹运行了多少距离。例如路径总长500 mm当前运行到一半运行距离250 mm它不是单独X轴或Y轴走了多少而是沿整条路径走了多远。5. 剩余距离表示距离当前轨迹终点还剩多少。例如总距离500 mm 已运行250 mm 剩余距离250 mm这个数据很适合用于工艺提前量例如剩余距离小于10 mm → 提前关闭点胶阀但是否适合直接用于高精度触发还要考虑PLC周期和输出延迟。6. 设置速度表示当前轴组沿轨迹方向的目标速度。这是路径速度不是X、Y某一根轴的速度。7. 设置加/减速度表示当前插补命令使用的路径加速度或减速度。可用于确认指令参数是否被接收当前处于加速还是减速过程设置是否超过轴组限制。8. 半径和圆心主要用于圆弧插补监控。直线插补时通常为0或无实际意义。圆弧插补时可能显示半径100 mm 圆心(00)用于判断PLC实际解析出的圆弧是否与工艺要求一致。十二、实际配置GroupAxes_0的正确步骤以最简单的XY点胶平台为例。第一步确认两根单轴已经调通Axis_0轴类型总线伺服轴 实际机构X轴模组 用户单位毫米 单位换算已验证 原点已配置 正负限位已验证 单轴定位100 mm实际也是100 mmAxis_1轴类型总线伺服轴 实际机构Y轴模组 用户单位毫米 单位换算已验证 原点已配置 正负限位已验证 单轴定位100 mm实际也是100 mm第二步建立轴组配置轴组号0 X轴Axis_0 Y轴Axis_1 Z轴不分配 辅助轴不分配当前截图把Axis_2、Axis_3也分配进去了。只有设备确实需要四轴协调插补时才应这样配置只是学习XY插补时建议先只保留X和Y。第三步设置保守的轴组参数第一次调试可以暂时设置最大速度50 mm/s 最大加速度200 mm/s² 停止方式优先选择可控的减速停止模式若该版本提供确认运行正确后再逐步提高。第四步下载配置并重新确认单轴下载工程后再检查Axis_0方向Axis_1方向X/Y原点X/Y限位两根轴位置单位两根轴是否静止两根轴是否已回零。第五步执行小距离插补从(00)移动到(1010)采用低速10 mm/s观察两轴是否同时启动两轴是否同时停止两轴设置速度是否接近机械轨迹是否为45°斜线设置位置和反馈位置是否接近。第六步测试不同比例再执行从(00)到(3040)路径长度应该是50 mm。当路径速度为10 mm/s时预计运行时间约5 s X轴稳定速度约6 mm/s Y轴稳定速度约8 mm/s通过在线监控检查这个关系能够最直观地确认轴组插补是否真正工作。十三、轴组和电子凸轮不是一回事二者都涉及多轴但解决的问题不同。轴组插补输入的是一条几何轨迹从(X1Y1) 沿直线或圆弧 运动到(X2Y2)PLC计算多根轴怎样协调。适用于点胶切割焊接绘图XYZ轨迹。电子凸轮输入的是主从轴关系主轴走到哪个位置 从轴应该位于哪个位置适用于飞剪追剪包装机封口机构送料同步。因此可以这样判断关心工具在空间里走什么形状用轴组插补关心一根轴怎样跟随另一根轴用电子凸轮或电子齿轮。十四、对当前截图的最终判断当前GroupAxes_0表达的是Axis_0被定义为X轴 Axis_1被定义为Y轴 Axis_2被定义为Z轴 Axis_3被定义为辅助轴 四根轴准备作为一个插补轴组使用 轴组路径最大速度为1000 Unit/s 轴组最大加速度为30000 Unit/s² 插补停止方式为立即停止但是这个配置能否直接使用取决于前提四根Axis是否都已经绑定真实驱动器每根轴是否完成单位换算每根轴是否完成回零每根轴的方向和限位是否正确实际工艺是否真的需要四轴插补各轴当前是否都处于允许轴组接管的静止状态Main程序是否调用了直线或圆弧插补指令。轴组设置本身不会让四根电机自动运动。它只是告诉PLC以后轴组指令中的X、Y、Z和辅助坐标分别由哪一根已经配置好的运动轴执行。