2015年夏天，我和其他四位剛畢業(yè)的大學(xué)生一起參與了帕克小組項(xiàng)目。剛從大學(xué)畢業(yè)，我們沒有運(yùn)動(dòng)控制的經(jīng)驗(yàn)。該項(xiàng)目旨在為我們提供設(shè)計(jì)，構(gòu)建和編程機(jī)電系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)。我們項(xiàng)目的目標(biāo)是成功地移動(dòng)金屬環(huán)圍繞的彎構(gòu)件管/擠出，而無需使用六足觸碰它。該項(xiàng)目總共涉及7個(gè)執(zhí)行器，7個(gè)電機(jī)，7個(gè)驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)PLC /差壓變送器，約50英尺的Parker IPS擠出機(jī)和定制平臺(tái)（用于六腳架）。

    本文的目的不是關(guān)注項(xiàng)目本身。我將專注于我們用于完成該項(xiàng)目所有編程的PLC /差壓變送器，即Parker Automation Controller。差壓變送器是一個(gè)機(jī)器差壓變送器（PLC替換），以及一個(gè)運(yùn)動(dòng)差壓變送器 - 所有在一個(gè)包中。
    我們小組編寫了一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)議計(jì)劃，涉及以下內(nèi)容：

?    7個(gè)虛軸。
?    7實(shí)軸。
?    我們自己的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)功能塊。
?    多項(xiàng)安全任務(wù)。
?    凸輪表/ POU。

    我們能夠在一周內(nèi)完成這項(xiàng)工作，這是對(duì)差壓變送器的強(qiáng)大和直觀性的致敬。關(guān)于差壓變送器有一些話要說，它允許一群剛畢業(yè)的大學(xué)生在如此短的時(shí)間內(nèi)對(duì)6軸機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)，運(yùn)動(dòng)程序和安全程序進(jìn)行編程。

    派克自動(dòng)化經(jīng)理（PAM）
    在我進(jìn)入差壓變送器軟件之前，我想提一下它是免費(fèi)的。必須處理許可證和年度費(fèi)用的日子已經(jīng)結(jié)束。我不認(rèn)為我必須說很多，但是不必更新許可證并擔(dān)心來自供應(yīng)商的升級(jí)是非常方便的。總的來說，這是一個(gè)非常強(qiáng)大，靈活的差壓變送器。變送器是構(gòu)建PAM的底層應(yīng)用程序。變送器是一個(gè)用于編程差壓變送器應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境，符合IEC61131標(biāo)準(zhǔn)。它是一個(gè)用戶可配置的環(huán)境，非常有條理和靈活。Parker與變送器合作，使PAM成為一個(gè)開放且用戶友好的軟件程序。差壓變送器是一個(gè)非常獨(dú)特的差壓變送器，因?yàn)樗O(shè)計(jì)有工具，可以快速啟動(dòng)簡(jiǎn)單而復(fù)雜的項(xiàng)目，并以具有成本效益的價(jià)格輕松修改。我提到該軟件是免費(fèi)的嗎？如果有人要買一個(gè)像Arduino這樣的差壓變送器，就會(huì)有很多編程和工作可以告訴處理器它需要如何接收，發(fā)送和處理數(shù)據(jù)。幸運(yùn)的是，我們生活在一個(gè)擁有為我們預(yù)先配置的差壓變送器和PLC的世界中。但是，差壓變送器將這一概念提升到了另一個(gè)層次。不僅所有編程工作都已為用戶完成，而且與其他差壓變送器相比，它增加了運(yùn)動(dòng)控制功能：





?      CNC編程。
?     .dxf文件轉(zhuǎn)換為g代碼。
?      可視化。
?      凸輪一代。
?      機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)。
?      極快的循環(huán)時(shí)間（差壓變送器運(yùn)動(dòng)總線）。

    對(duì)于非程序員（傳統(tǒng)意義上的），差壓變送器使運(yùn)動(dòng)控制更容易。然而，習(xí)慣于深入編程深入黑暗的編程人員將不會(huì)感到不滿意！這是一個(gè)完全開放的環(huán)境。功能塊，POU和代碼都可以按用戶認(rèn)為合適的方式編寫。差壓變送器為用戶做了大量的工作。例如，它會(huì)自動(dòng)將.dxf文件轉(zhuǎn)換為g代碼，并且 - 最重要的是 - 一旦轉(zhuǎn)換為g代碼，用戶就可以編輯或添加到該g代碼。這種靈活的功能并不常見。通常，制造商制造差壓變送器越專業(yè)化，其應(yīng)用程序就越有限，因?yàn)闊o法編輯差壓變送器附帶的編程工作?？傮w而言，差壓變送器非常靈活，缺乏經(jīng)驗(yàn)的程序員（新鮮的大學(xué)生）和經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員都可以輕松編寫復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)程序。像CAD一樣對(duì)動(dòng)作做一些困難，實(shí)際上只需點(diǎn)擊幾下即可。如果要從本節(jié)中刪除任何內(nèi)容，那就是PAM是一個(gè)開放性很強(qiáng)的環(huán)境，已經(jīng)為程序員做了很多工作，可以添加或編輯該工作。哦是的，我提到它是免費(fèi)的嗎？

    PAM編程樹
    首先，PAM將從模板中自動(dòng)為您生成基本項(xiàng)目樹。為用戶填充了所有內(nèi)容。在我看來，一切都很整潔有序。當(dāng)我在Parker工作時(shí)，我沒有意識(shí)到自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)整潔，有條理，靈活的項(xiàng)目樹是多么方便。對(duì)于其他差壓變送器，隨著項(xiàng)目變得越來越大，樹將看起來越來越混亂，反過來，使得更難找到特定參數(shù)，POU等。在PAM中，一切都按邏輯組織。例如，所有POU都可以在應(yīng)用程序選項(xiàng)卡下或在名為POU的完全獨(dú)立的窗口下（字面上拖放），這類似于將POU存儲(chǔ)在庫中并稍后調(diào)用以供使用。這樣，程序員不必在他或她的項(xiàng)目樹中有20個(gè)POU。同樣，差壓變送器與之通信的所有設(shè)備都在差壓變送器_Master（差壓變送器320 差壓變送器主站）選項(xiàng)卡下進(jìn)行組織。

    編程語言
    用戶可以選擇6種編程語言，5種IEC61131標(biāo)準(zhǔn)語言（順序功能圖，功能塊圖，指令列表，梯形邏輯和結(jié)構(gòu)化文本）以及連續(xù)功能圖（變送器），它是IEC61131是功能塊圖的自由形式版本。允許用戶將功能塊放在頁面的任何位置。在某些情況下使用變送器是有利的，因?yàn)樗南拗戚^少。例如，用戶繪制功能塊之間的連接線。變送器是一種非常直觀的編程語言。程序的流程是用戶的想法。顯示了變送器的一個(gè)示例。擁有6種編程語言的美妙之處在于自由。用戶不僅不受每個(gè)差壓變送器的一種編程語言的限制，而且如果需要，他或她可以在單個(gè)項(xiàng)目期間在語言之間切換。例如，您可以在變送器中編程，但選擇在梯形邏輯中編寫整個(gè)POU。通過使用6種編程語言，它使該差壓變送器對(duì)程序員和應(yīng)用程序都很靈活。某些語言更適合特定任務(wù)。例如，如果事情必須以非常特定的順序順序發(fā)生，則梯形圖順序功能圖可能是最好的?；蛘?，如果程序涉及大量數(shù)學(xué)，結(jié)構(gòu)化文本可能是最好的方法。因此，只有用戶可以選擇他們編程的內(nèi)容才有意義。

    易于連接到設(shè)備
    連接到設(shè)備需要幾秒鐘。所有設(shè)備（驅(qū)動(dòng)器，I / O模塊等）都在底部選項(xiàng)卡“差壓變送器_Master（差壓變送器320 差壓變送器 Master）”下進(jìn)行管理。程序員所要做的就是右鍵單擊“差壓變送器_Master（差壓變送器320 差壓變送器 Master）”并選擇“Scan for Devices”。將打開一個(gè)窗口，其中包含當(dāng)前位于差壓變送器網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備列表。派克設(shè)備將自動(dòng)被識(shí)別。要添加差壓變送器非派克設(shè)備（例如I / O模塊或閥門歧管），用戶必須下載該設(shè)備的.xml文件。一旦用戶有.xml文件，該文件就可以安裝在庫管理器中。從這里，差壓變送器網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)識(shí)別設(shè)備。圖顯示了如何將設(shè)備添加到網(wǎng)絡(luò)的示例。制到項(xiàng)目”，然后將所有這些設(shè)備放在差壓變送器_Master（差壓變送器320 差壓變送器主站）選項(xiàng)卡下。運(yùn)動(dòng)總線是差壓變送器，因此，設(shè)備不需要按任何特定順序。在此示例中，差壓變送器IO_DI8_DO8是差壓變送器 IO模塊。所述AXL_F_DI??8_DO8_1_1H是一個(gè)附加的IO模塊。其余3款是派克P-Drives。
 
    CAD - 數(shù)控編程
    差壓變送器中最大的區(qū)別因素之一是能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）編程。變送器中的CNC工具允許用戶以圖形和文本方式編程多維運(yùn)動(dòng)。在三維中，可以編程線，弧，橢圓弧，拋物線和樣條。對(duì)于每個(gè)編程路徑，變送器自動(dòng)生成可在POU中使用的全局結(jié)構(gòu)。

    要為程序添加CNC路徑：
       1.右鍵單擊Application選項(xiàng)卡> Add Object> CNC程序。
       2.將.dxf文件（從CAD程序）導(dǎo)入該程序。
       3.導(dǎo)入文件后，PAM會(huì)自動(dòng)生成程序代碼的外觀。

    這包括2D或3D可視空間，其中所有用戶的點(diǎn)都繪制在該圖中。這些點(diǎn)可以是您希望機(jī)器人或龍門架系統(tǒng)進(jìn)入的空間點(diǎn)，也可以是您希望軸進(jìn)入的實(shí)際位置。除此之外，PAM還會(huì)生成程序用于運(yùn)動(dòng)的所有必需g代碼。顯示了正方形和另一個(gè)更復(fù)雜路徑的示例。

    關(guān)于CNC工具的最大優(yōu)點(diǎn)是我上面談到的所有內(nèi)容都很簡(jiǎn)單并且為您執(zhí)行。我所做的只是添加CNC程序并導(dǎo)入.dxf文件。它不僅為我生成，而且是可編輯的。所有的g代碼都是可定制的。如果你知道g代碼，你可以從g代碼窗口編寫或編輯你的文件?？梢暬翱谏系乃悬c(diǎn)都可以通過單擊它們并在其他位置拖動(dòng)它們來自動(dòng)編輯（自動(dòng)更新頂部窗口中的g代碼命令）。此外，CNC工具生成的路徑是可編輯的。將所有目標(biāo)點(diǎn)放在CNC文件中的空間或軸位置是很棒的，但是達(dá)到這些點(diǎn)是另一回事。如果運(yùn)動(dòng)不平滑或可調(diào)節(jié)，則系統(tǒng)將無法正常工作。變送器提供了專門為CNC工具編寫的功能塊庫。編寫它們是為了使用戶可以控制點(diǎn)之間的路徑插值。它們?cè)诶L制曲線，創(chuàng)建平滑運(yùn)動(dòng)，刀具校正，路徑準(zhǔn)備，前向和后向插值等時(shí)派上用場(chǎng)。

    這些函數(shù)允許用戶自定義路徑的所有內(nèi)容，而不是軸從一個(gè)位置跳到另一個(gè)位置。例如，路徑坐標(biāo)被發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器的頻率，運(yùn)動(dòng)的平滑/剛性，或路徑本身的加速/減速。CNC工具非常易于使用，具有人們所期望的所有可定制運(yùn)動(dòng)方面。簡(jiǎn)單的CNC程序可在幾分鐘內(nèi)完成。但是，也可以根據(jù)用戶自定義路徑和調(diào)整路徑。

    Web可發(fā)布的可視化
    作為一個(gè)額外的好處，Parker已經(jīng)在PAM中集成了變送器可視化工具。我們現(xiàn)在能夠在PAM中可視化實(shí)時(shí)HMI和CNC路徑?？梢暬ぞ咄耆m用于HMI。在線模式下，它是完全交互式的。例如，這樣可以很好地在故障排除階段查看軸的狀態(tài)或點(diǎn)動(dòng)軸，而不是從看門狗窗口打開和關(guān)閉所有參數(shù)。此外，任何功能塊都可以變成“幀”?？蚣苁窃摴δ軌K的可視化變送器為其許多功能提供了框架。但是，用戶能夠?yàn)樯形磩?chuàng)建的任何功能塊創(chuàng)建框架，或者為用戶開發(fā)的自定義功能創(chuàng)建框架。此外，CNC路徑可以在軟件中可視化，同時(shí)還有實(shí)時(shí)更新以觀察路徑。可視化工具還具有創(chuàng)建對(duì)象和可視化對(duì)象的功能。下面是我們的應(yīng)用專家Ben Bishop創(chuàng)建的3軸系統(tǒng)示例。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，此可視化將在軟件中更新。

    差壓變送器的
    差壓變送器使用差壓變送器作為其運(yùn)動(dòng)總線。差壓變送器是Beckhoff開發(fā)的確定性以太網(wǎng)協(xié)議。它基本上是市場(chǎng)上最快的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)差壓變送器技術(shù)組，差壓變送器可以在11μs內(nèi)更新256個(gè)數(shù)字I / O，在100μs內(nèi)更新100個(gè)伺服軸。差壓變送器技術(shù)組顯示了差壓變送器與其他實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議之間的比較。此外，由于差壓變送器檢測(cè)設(shè)備的方式，可以使用任何網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕€路，菊花鏈，樹或星形。甚至可以在操作期間移除設(shè)備而不使網(wǎng)絡(luò)脫機(jī)，這在模塊化類型系統(tǒng)中是有益的。根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，我知道差壓變送器可以非常強(qiáng)大。當(dāng)我們?cè)赑arker培訓(xùn)課程中完成我們的項(xiàng)目時(shí)，我們的團(tuán)隊(duì)愚蠢地將所有POU（安全，運(yùn)動(dòng)，監(jiān)控，凸輪和我們的6軸機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算）放在一個(gè)“運(yùn)動(dòng)”任務(wù)下。事后來看，這不是一件非常聰明的事情。但是，我們很幸運(yùn)，差壓變送器功能強(qiáng)大到足以在2 ms的周期內(nèi)處理所有這些問題。

    龍門架和機(jī)器人功能塊
    PAM還包括用于普通龍門系統(tǒng)的正向和反向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能塊：XYZ龍門架，帶工具偏移的XYZθ，XYZθ，帶有固定軸的T或H龍門架系統(tǒng)以及在導(dǎo)軌內(nèi)部運(yùn)行的皮帶，以及5軸XYZ變換系統(tǒng)和2軸刀頭機(jī)械手。PAM還包括用于普通機(jī)器人的前向和反向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能塊：2個(gè)和3個(gè)聯(lián)合SCARA機(jī)器人，4個(gè)軸碼垛機(jī)器人，6個(gè)DOF鉸接機(jī)器人和包括delta的并行機(jī)器人。所有這些功能塊都包含有關(guān)如何使用它們以及變量在幫助文件中的含義的詳細(xì)說明。當(dāng)有人必須編程自己的機(jī)器人但不知道該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)時(shí)，這些功能塊非常有用。