运动控制系统软件原理及其标准功能块应用PDF电子书下载

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第1章 概述 1

1.1运动控制系统的组成 1

1.1.1运动控制和过程控制 1

1.1.2运动控制系统的分类 2

1.1.3运动控制系统的组成 4

1.1.4运动控制技术的发展 4

1.1.5运动控制技术的应用领域 8

1.2 PLC在智能制造中的定位 9

1.2.1《国家智能制造标准体系建设指南（2015年版）》的智能制造标准体系参考模型 9

1.2.2德国工业4.0参考模型RAMI 4.0 11

1.2.3美国国家标准化技术研究院的智能制造生态系统模型 15

1.2.4日本工业价值链参考模型IVI 18

1.2.5 PLC在智能制造系统中的定位 21

1.2.6标准化在智能制造中的重要作用 26

1.2.7智能制造对运动控制的要求和运动控制的发展趋势 28

1.3运动控制技术基础 31

1.3.1机械系统 31

1.3.2电气控制系统 38

1.3.3控制基础 50

1.3.4计算机编程基础 56

第2章 运动控制的理论基础 61

2.1运动控制问题 61

2.1.1第一类运动控制问题 61

2.1.2第二类运动控制问题 62

2.2运动控制系统的基本原理 62

2.2.1坐标系和坐标变换 62

2.2.2插补技术 66

2.2.3 S轮廓曲线和配置文件 69

2.2.4位置运动学和动力学方程 75

2.2.5电机控制技术 78

2.2.6传动和控制技术 89

2.2.7检测技术 93

第3章PLCopen运动控制规范 115

3.1 PLCopen规范概述 115

3.1.1 PLCopen运动控制规范的特点 116

3.1.2 PLCopen运动控制功能块的概念和模型 117

3.1.3管理类运动控制功能块和运动类运动控制功能块 120

3.1.4边沿触发功能块和电平控制功能块 124

3.2状态图 126

3.2.1单轴运动控制的状态图 127

3.2.2轴组运动控制的状态图 130

3.2.3单轴和轴组状态图的关系 131

3.2.4运动控制功能块的状态图及其实现示例 132

3.3功能块接口 138

3.3.1标准规范定义的数据类型 138

3.3.2功能块接口的一般规则 147

3.3.3出错处理 151

3.4中止模式和混成模式 152

3.4.1单轴的缓冲模式 152

3.4.2轴组的缓冲模式 159

3.4.3轴组的过渡模式和协调运动 163

3.4.4电子凸轮和电子齿轮 166

第4章 运动控制功能块 169

4.1单轴运动控制的管理类功能块 169

4.1.1 MC_Power 170

4.1.2 MC_ ReadStatus和MC_ ReadMotionState 171

4.1.3 MC_ ReadAxisError和MC_ ReadAxislnfo 172

4.1.4 MC_ ReadParameter和MC_ ReadBoolParameter 172

4.1.5 MC_ WriteParameter和MC_ WriteBoolParameter 174

4.1.6 MC_ReadDigitallnput 174

4.1.7 MC_ReadDigitalOutput和MC_ WriteDigitalOutput 175

4.1.8 MC_ReadActualPosition、 MC_ReadActualVelocity和MC_ReadActualTorque 175

4.1.9 MC_ SetPosition和MC_ SetOverride 176

4.1.10 MC_TouchProbe和MC_AbortTrigger 177

4.1.11 MC_ DigitalCamSwitch 178

4.1.12 MC_Reset 179

4.1.13 MC_ HaltSuperimposed 179

4.1.14 MC_ LimitLoad和MC_ LimitMotion 179

4.2单轴运动控制的运动类功能块 180

4.2.1 MC_Home 181

4.2.2 MC_ Stop和MC_ Halt 181

4.2.3 MC_ MoveAbsolute、 MC_ MoveRelative、MC_MoveAdditive和MC_ MoveSupperimposed 182

4.2.4 MC_ MoveContiAbsolute和MC_ MoveContiRelative 187

4.2.5 MC_MoveVelocity 190

4.2.6 MC_TorqueControl和MC_ LoadControl 191

4.2.7 MC_ PositionProfile、 MC_VelocityProfile、 MC_AccelerationProfile和MC_ LoadProfile 193

4.2.8 MC_ LoadSuperlmposed 195

4.3多轴运动控制功能块 196

4.3.1多轴运动控制的管理类功能块MC_CamTableSelect 196

4.3.2多轴运动控制的运动类功能块 197

4.4协调运动控制功能块 202

4.4.1协调管理类运动控制功能块 203

4.4.2协调运动类运动控制功能块 212

4.5同步运动控制功能块 219

4.5.1 MC_SyncAxisToGroup 219

4.5.2 MC_SyncGroupToAxis 219

4.5.3 MC_TrackConveyorBelt 221

4.5.4 MC_TrackRotaryTable 223

4.6原点定位运动控制功能块 223

4.6.1 MC_StepAbsoluteSwitch 225

4.6.2 MC_StepLimitSwitch 227

4.6.3 MC_StepBlock 229

4.6.4 MC_StepReferencePulse 229

4.6.5 MC_StepDistanceCoded 230

4.6.6 MC_HomeDirect 231

4.6.7 MC_HomeAbsolute 231

4.6.8 MC_FinishHoming 231

4.6.9 MC_StepRefFlySwitcb 232

4.6.10 MC_StepRefFlyRefPulse 233

4.6.11 MC_AbortPsHoming 233

4.6.12实际应用的原点定位模式 234

4.7安全运动 236

4.7.1安全运动监视功能概述 237

4.7.2安全运动监控功能的示例 246

第5章 运动控制的数据通信 249

5.1运动控制实时数据通信的基本概念 249

5.1.1确定性联网的基本概念 251

5.1.2运动控制对实时通信的要求 251

5.1.3现场总线和工业以太网实时性问题 253

5.1.4与运动控制相关的工业以太网性能比较 254

5.2 PLC的通信 257

5.2.1网络拓扑结构 257

5.2.2典型可编程逻辑控制器网络系统 259

5.2.3 OPC UA实现数据通信 265

第6章 运动控制应用 272

6.1贴标机的应用 272

6.1.1平面贴标机 272

6.1.2卧式贴标机 274

6.2仓储系统的应用 276

6.2.1控制要求 277

6.2.2简单方法的实现 277

6.2.3协调运动方法的实现 279

6.3点位运动控制 280

6.3.1控制要求 280

6.3.2点位控制功能块的编程 281

6.4飞剪过程的控制 283

6.4.1控制要求 283

6.4.2控制程序 284

6.5包装机械的控制 287

6.5.1 PackML 288

6.5.2收卷过程的功能块 289

第7章PLCopen运动控制规范的系统实现 298

7.1 ISG的运动控制平台ISG Kernel 298

7.1.1运动控制平台ISG-MCP 300

7.1.2 PLCopen运动控制功能块库McpPLCopenBase 305

7.1.3运动控制系统的实现示例 307

7.2施耐德SoMachine系统 310

7.2.1系统简介 310

7.2.2应用示例 319

7.3欧姆龙Sysmac Studio系统 322

7.3.1系统简介 322

7.3.2应用示例 334

第8章 西门子运动控制系统 338

8.1系统简介 338

8.1.1概述 338

8.1.2硬件简介 339

8.1.3软件简介 350

8.2工艺包和工艺对象 354

8.2.1工艺包和工艺对象 354

8.2.2运动控制功能块 378

8.3位置控制和伺服驱动 400

8.3.1位置控制 400

8.3.2伺服控制 405

参考文献 433

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