1、Drive Technology 3/6/2022 1自動化新技術BECKHOFF運動控制產品介紹運動控制產品介紹 IPC 嵌入式嵌入式PC 運動控制器運動控制器 -基于基于Windows XP 和和CE的的IPC EPC2運動控制系統基石運動控制系統基石-現場總線及現場總線及I/O3Drive Technology 3/6/2022 4數字式緊湊型伺服驅動器 AX20 xx直線伺服電機 ALxxxx同步伺服電機 AM2000/AM3xxx數字式緊湊型伺服驅動器 AX5xxx適用于高動態定位任務的驅動系統適用于高動態定位任務的驅動系統Drive Technology 3/6/2022 5電機反

2、饋：旋轉變壓器 晶體管電路電源 100 V AC480 V AC狀態顯示，例如軸軸標識符或故障信息電機反饋：Sin/Cos 1Vss、TTL、單圈或多圈、EnDat、Hiperface、BiSS24 V DC 控制和制動電壓8 點數字量 I/O，例如啟用、限位開關、捕獲輸入、故障信息EtherCAT 系統總線直流電源/直流母線可選的接口板用插槽，例如附加反饋制動控制/電機溫度監控可選的重啟鎖定用插槽或可選的 TwinSAFE 安全卡Navigationstasten電機動力電路執行材質鑒定導航鍵（Enter, Up/Down）AX5000 | 數字式緊湊型伺服驅動器功能特點功能特點Beckho

3、ff運動控制運動控制驅動解決方案驅動解決方案 AX50006Beckhoff伺服調試伺服調試-TcDriveManager7Drive Technology 3/6/2022 8功能特點功能特點”Beckhoff 現場總線連接” 各種現場總線接口，可以輕松地集成到各種控制系統中RS232 接口（用于參數設置）和 CANopen 接口控制信號（帶有電氣隔離） 伺服準備就緒的信號、中繼、設定值輸入、顯示器輸出、數字量輸入/輸出、啟用輸入、模擬量/數字量信號接地24 V DC 輔助電源電壓電源接口，用于連接外部平穩電阻直流中間電路電機和制動器接口旋變信號仿真為編碼器信號輸出，編碼器控制輸入（主從功能

4、），脈沖方向輸入反饋裝置（旋轉變壓器）輸入接口用于高分辨率正余弦編碼器或絕對值編碼器等反饋裝置的輸入接口 AX20 xxDrive Technology 3/6/2022 9AM30 xx | 同步伺服電機同步伺服電機Drive Technology 3/6/2022 10AM308x | 電機達到電機達到 150NmDrive Technology 3/6/2022 11具備食品級涂裝的具備食品級涂裝的AM3000用于食品工業的用于食品工業的AM3000系列電機系列電機 一臺通過特殊涂裝的標準電機具備了不銹鋼電機的防護等級 降低成本 電機的耐熱特性改變很小 僅僅降低10 %(相比不銹鋼電機最

5、小降低. 50 %)NEWAM30 xxDrive Technology 3/6/2022 12AL38xx | 直線伺服電機直線伺服電機Beckhoff支持的運動控制方式支持的運動控制方式DVI/USBEL2521/KL2521EL4132EL5101EL2521/KL2521EL7041/KL2541EM7004驅動驅動:伺服電機伺服電機(總線總線,模擬量模擬量,脈沖脈沖),步進電機步進電機(KL2531/41,EL7031/7041 K/EL2521)直流電機直流電機(KL2532/42, EL7332/7342)直線直線電機電機(AX5000/2000)液壓液壓軸軸13Beckhoff

6、運動控制應用運動控制應用脈沖量控制伺服系統脈沖量控制伺服系統1414KL2521模塊模塊伺服驅動器伺服驅動器伺服馬達伺服馬達編碼器反饋電纜編碼器反饋電纜動力電纜動力電纜CX1020 NC控制器控制器KL2521 脈沖輸出模塊脈沖輸出模塊 控制伺服電機方法控制伺服電機方法Beckhoff運動控制應用運動控制應用模擬量控制伺服系統模擬量控制伺服系統15EL5101模塊模塊伺服驅動器伺服驅動器伺服馬達伺服馬達動力電纜動力電纜CX1020 NCI控制器控制器CX1020 EL4132 模擬量模擬量控制伺服系統控制伺服系統EL4132模塊模塊+/-10vEM7004 4軸接口端子模塊軸接口端子模塊EM7

7、0042022-3-6 16Beckhoff運動控制運動控制驅動解決方案驅動解決方案 步進電機系統步進電機系統17Beckhoff運動控制運動控制驅動解決方案驅動解決方案 直流直流電機系統電機系統18KL2532KL2552Beckhoff運動控制運動控制 EL7201 EtherCAT 伺服電機驅動模塊伺服電機驅動模塊 50 V DC, 4 A完備的伺服解決方案集成旋轉變壓器反饋接口可以連接帶制動電機最高驅動 200 W 電機Resolver Exc. + (R1)Power contact +24 VPower contact 0 VResolver Sin + (S2)Resolver

8、Cos + (S1)Motor phase UMotor phase WMotor brake +Load voltage 50 VLoad voltage 50 VResolver Exc. - (R2)Resolver Sin - (S4)Resolver Cos - (S3)Motor phase VMotor brake GNDLoad voltage GNDLoad voltage GND19一體化的伺服驅動器直接連接電機直接連接旋轉變壓器緊湊的結構方便進行系統整合Beckhoff運動控制運動控制 EL7201 EtherCAT 伺服電機驅動模塊伺服電機驅動模塊 50 V DC, 4

9、 A20Beckhoff運動控制運動控制驅動解決方案驅動解決方案 編碼器編碼器-SSI211 D+ SSI data input D+ 5 D- SSI data input D-4 CL+ Clock output CL+ 8 CL- Clock output CL-KL5051KL5001Beckhoff運動控制運動控制驅動解決方案驅動解決方案 編碼器編碼器-增量式編碼器增量式編碼器22KL5101Beckhoff運動控制運動控制驅動解決方案驅動解決方案 編碼器編碼器-增量式編碼器增量式編碼器23KL5111KL5121Beckhoff運動控制運動控制驅動解決方案驅動解決方案 編碼器編碼器

10、-增量式編碼器增量式編碼器24KL5151KL5152EL5151Windows NT, 2000, XP現場總線接口卡驅動程序ADS 路由器I/O服務器I/O 映射PLC服務器I/ONC服務器其它例如，凸輪等系統管理器ADSPLC控制診斷功能如示波器用戶HMI用戶HMIADSADSTCP/IP內核模式用戶模式ADSADSOCX/DllOPCADSADSADSADSI/OI/OTwinCAT 系統實時服務器控制軟件控制軟件-TwinCAT Totol Windows Control Automation Technology25 PLC 任務任務 和和 NC 任務定時地以多任務多線程獨立運行任

11、務定時地以多任務多線程獨立運行 周期性地獲取周期性地獲取CPU的計算時間的計算時間Windows NT和和 HMI程序程序NC 服務服務PLC 服務服務在在PC 上上 一個一個 PLC 程序和程序和 NC 控制的實時運行控制的實時運行PLC 周期周期 (例如例如. 2ms)PLC 周期周期tt在在 PC 上運行上運行 PLC 和和 NCNC 周期周期 (例如例如. 1ms)NC 周期周期NC 周期周期NC 周期周期1ms2ms3ms4ms5ms例如例如.Beckhoff 運動控制系統機制運動控制系統機制26邏輯運算與邏輯運算與處理處理路徑規劃路徑規劃閉環控制閉環控制位置，速度位置，速度加速度控

12、制加速度控制通用插補通用插補同步，凸輪同步，凸輪飛剪等飛剪等PLCPLCNC INC INC PTPCNCTWINCAT PC ControlPLC/NC PTP/CNCNC PTPNC PTPBeckhoff 運動控制實現方式運動控制實現方式TwinCAT NC PTP，NCI，CNC728I/O, PLC, NC PTP, NCI/CNC高度高度集成在一個平臺中集成在一個平臺中實時性：實時性： 硬實時能力：周期最小至硬實時能力：周期最小至50微秒，以及微秒，以及 Beckhoff 擁有專利的擁有專利的 對對CPU利用率的動態調整利用率的動態調整XFC 100微秒的刷新周期（包含微秒的刷新周

13、期（包含100個伺服軸）個伺服軸） 基于基于 EtherCAT總線總線 幾乎運行于任何一個幾乎運行于任何一個PC 純軟件解決方案純軟件解決方案 (無需硬件擴展無需硬件擴展)Beckhoff運動控制概覽運動控制概覽29TwinCAT NC PTP 功能功能普通定位運動普通定位運動(Point to Point)電子齒輪同步電子齒輪同步數字凸輪開關數字凸輪開關凸輪軸凸輪軸運動疊加（合成）運動疊加（合成）飛剪飛剪TwinCAT NC I 功能功能 PropertiesTwinCAT NC IMax. number of controlled axesMax. number of simultaneo

14、usly interpolating per channel2553 path axes + 5 auxiliary axesPLC programmingIEC 61131-3NCI programmingDIN 66025 extensionSubroutine techniquesNCI function blocks from the PLCInterpolation functionsLinear, circular, helical interpolation in the main planesLook Ahead3031TwinCAT NCI 功能功能TwinCAT CNC 功

15、能功能PropertiesTwinCAT CNCMax. number of controlled axes/spindlesMax. number of controlled spindlesMax. number of independent channelsMax. number of simultaneously interpolating per channel64121232/6 path axes/spindlesPLC programmingIEC 61131-3CNC programmingDIN 66025 extensionHigh-level language exte

16、nsionsSubroutine techniquesUser macrosInterpolation functionsLinear, circular, helical interpolation in the main planes/freely definable planesLook AheadSpline interpolationThread functions32TwinCAT CNC 2022-3-6 33TwinCAT CNC 完整的 CNC 功能 一個通道內最多可達 32 個軸的插補運動 采用 DIN66025 編程語言 坐標軸轉換Path of tool centrep

17、ointPath ofrotation pointof rotatory axisXZ0N00 #KIN ID 1N10 #RTCP ONN20 G01 G18 X0 Y0 Z0 B90 F500N30 X-4N40 G02 X-20 I-40 B-90 F2000N50 .TwinCAT CNC 功能功能34 TwinCAT NC PTP-PLCopen 功能塊概覽功能塊概覽AdministrativeMotionSingleAxesMultipleAxesSingleAxesMultipleAxesNon-InterpolatedMoveAbsoluteInterpolatedMoveAd

18、ditiveMoveSuperImposedMoveContinuousMoveVelocityHomeStopPowerResetReadStatusReadAxisErrorReadParameterWriteParameterReadActualPositionPositionProfileVelocityProfileAccelerationProfileCamTableSelectCamInCamOutGearInGearOutMoveRelativePhasing35TwinCAT NC PTP- -PLCopen 功能塊概覽功能塊概覽MC_MoveSuperimposed MC_

19、MoveVelocityMC_VelocityProfileMC_AccelerationProfileDiscrete MotionContinuous MotionStandstillMC_Move AbsoluteMC_Move RelativeMC_MoveAdditiveMC_MoveSuperimposedMC_PositionProfileDoneMC_MoveAbsoluteMC_MoveRelativeMC_MoveSuperimposedMC_MoveAdditiveMC_PositionProfileMC_StopMC-StopMC_MoveVelocityMC_Velo

20、cityProfileMC_AccelerationProfileMC_MoveVelocityMC_VelocityProfileMC_AccelerationProfileMC_PowerMC_StopNote 1StoppingMC_MoveAbsolute; MC_ MoveRelativeMC_MoveAdditive; MC_PositionProfileDoneHomingDoneMC_HomeMC-StopNote 1:All FBs can be called, althoughthey will not be executed, except MC_Reset and Er

21、ror will generate the transition to StandStill or ErrorStop resp. Root: Task Force Motion Control presentation Version Febr2002. ()3637TwinCATTwinCAT NC PTP- -PLCopenPLCopen 功能塊概覽功能塊概覽38TwinCAT NC PTP- -電子齒輪同步電子齒輪同步 線性同步線性同步 耦合之后耦合之后: 從軸從軸 set position = coupling factor*主軸主軸 set posit

22、ion 可以動態修改齒輪比可以動態修改齒輪比 使用標準的功能塊，簡單方便使用標準的功能塊，簡單方便TwinCAT電子齒輪同步電子齒輪同步龍門鉆床龍門鉆床3940TwinCAT運動控制凸輪同步運動控制凸輪同步Camming 主從軸之間非線性耦合主從軸之間非線性耦合 凸輪設計遵循凸輪設計遵循 VDI guideline 2143 凸輪設計工具凸輪設計工具 TwinCAT cam design editor 41TwinCAT NC PTP-凸輪設計工具凸輪設計工具 PositionVelocity Acceleration42TwinCAT NC PTP-凸輪凸輪功能塊功能塊43The posit

23、ion values of a slave depending on a master value are interpolatedin the NCOnly segment points needed. The intermediate points are calculateddepending on the actual function in the NC PositiontableMotion FunctionTwinCAT NC PTP凸輪設計工具凸輪設計工具 數據表數據表動態修改動態修改44TwinCAT NC PTP : 飛剪飛剪TwinCAT NC PTP : 飛剪功能塊飛剪

24、功能塊45TwinCAT系統管理器系統管理器運動控制調試配置工具運動控制調試配置工具46Beckhoff運動控制運動控制軟件示波器軟件示波器47機器人軟件包機器人軟件包TwinCAT 3/6/2022 48 每個CPU的許可 需要預裝需要預裝TwinCAT NC I x86兼容PC機器人軟件包機器人軟件包TwinCATTwinCAT 中集成的機器人軟件包提供下列性能：中集成的機器人軟件包提供下列性能： 節省掉了額外的用于機器人控制的CPU 采用TwinCAT軟件來做配置，參數化和診斷，在同一系統中保持了使用上的一致性和便利性。 避免了不同CPU和PLC系統，運動控制和機器人軟件由于匹配合作而引

25、起的摩擦損失 與TwinCAT之間的直接接口帶來了更高的性能和精度，這是多CPU系統之間復雜通訊所不能達到的。 3/6/2022 49支持的運動學模型支持的運動學模型TwinCAT笛卡爾坐標模型H型機器人Scara 多關節裝配機械手剪型運動副起重吊臂式運動副二維平面平行機械手運動副三維空間Delta機器人 3/6/2022 50 系統管理器中的配置TwinCAT Motion Control: Kinematic Transformation例子例子: Delta變換變換 3/6/2022 51運動軌跡編程運動軌跡編程TwinCAT 運動軌跡編程可以由下列方式實現 PTP 點對點 Cam Pl

26、ate 電子凸輪 G代碼(DIN 66025) TcPlcInterpolation 功能庫 目標的位置一般用笛卡爾坐標表示 (X,Y,Z) 插補模式 (G-Code, TcPlcInterpolation)支持不同的用戶坐標系 在多個傳送帶方向間實現同步 3/6/2022 52運動路徑的計算運動路徑的計算TwinCAT 前向運動轉換 反向運動轉換 動力學模型的計算 3/6/2022 53TwinCAT 機器人軟件包的分級機器人軟件包的分級TwinCAT 級別1靜態變換，包括平移和旋轉 級別2包含級別1主要是二維平面的變換，如H型機器人模型和二維平面平行機械手模型 級別3包含級別2主要是三維空

27、間的變換，如Delta機器人 3/6/2022 54BK1120KL2542, 3.5A/50 V直流電機KL2541, 5A/50 V步進電機CP6619KL4434, KL5101伺服電機Beckhoff運動控制應用運動控制應用金屬焊接系統金屬焊接系統55Beckhoff運動控制應用運動控制應用轎車車門焊接設備轎車車門焊接設備Automotive DoorControl system CP6201 NC PTP run-time EK1100 EL2521 TwinCAT HMI 56EK1100EL2521CP6201EL2521EL6731/Profibus masterEtherCA

28、TBeckhoff運動控制應用運動控制應用轎車車門焊接設備轎車車門焊接設備57Beckhoff運動控制應用運動控制應用-立體倉庫立體倉庫58 Cam tables MC_CamTableSelect MC_CamIn product detection MC_TouchProbe Cam table adjustment on the fly MC_CamScaling MC_WriteMotionFunctionBeckhoff運動控制運動控制應用應用-矽鋼片曲線開料機矽鋼片曲線開料機59Beckhoff運動控制運動控制系統應用系統應用機器人機器人 C6350 Windows XP Twin

29、CAT NCI ETHERCAT EL4132/5101 Visual C+ Camming Gearing60 CX1020+AX5000+Heidolph motor Cam tables MC_CamTableSelect MC_CamIn product detection MC_TouchProbe Cam table adjustment on the fly MC_CamScaling MC_WriteMotionFunctionBeckhoff運動控制運動控制系統應用系統應用前沿送紙機器前沿送紙機器 Drive Technology 3/6/2022 62疊加運動指令該指令主要

30、用于伺服軸運動過程中進行一個點到點位置的疊加.該指令運行模式E_SuperpositionMode有4種類型:1.疊加區域內,走完長度Length后,疊加位置Distance剛好走完.區域行程為Length+ Distance.2.疊加區域內,走完長度Length后,疊加位置Distance剛好走完,包含在Length內.區域行程為Length.3.疊加區域內,在區域行程Length+ Distance內,走完疊加位置Distance.3.疊加區域內,在區域行程Length,走完疊加位置Distance.TwinCAT NC PTP- -點到點疊加運動Drive Technology 3/6/2022 63該系統指令的組合,可達到曲線疊加的效果.在system manager中配一個電機軸,和一個虛擬軸.通過指令可以將右圖的兩條曲線疊加到一起,大大提高了電子凸輪控制的靈活性.同樣你仍然可以將多個虛擬軸和一個電機軸疊加在一起，實現兩個以上曲線的疊加。電機軸虛擬軸TwinCAT NC PTP- -多個曲線的疊加運動64Twi