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安川MP运动控制器,如何实现多轴同步!
发布时间:2025-12-23        浏览次数:0        返回列表

安川MP运动控制器通过主从控制策略、电子凸轮/电子齿轮技术、实时总线通信及虚拟轴技术实现多轴同步,具体实现方式及技术细节如下:

一、核心同步技术原理

  1. 主从控制策略

    • 单主轴模式:以某一物理轴(如轴1)为主轴,其他轴(从轴)通过实时读取主轴位置反馈,动态调整自身运动参数(如速度、位置),实现同步。例如,轴2的伺服响应参数调高以提高跟随性,但存在1个CPU扫描周期的延迟。

    • 虚拟主轴模式:通过软件设定一个虚拟轴作为主轴,所有物理轴(如轴1、轴2)均作为从轴,同步读取虚拟轴反馈信号。此方式可消除物理主轴的扫描周期延迟,实现更高精度的同步。

  2. 电子凸轮与电子齿轮技术

    • 电子凸轮:将多轴运动关系定义为凸轮曲线,通过算法实现速度/位置的硬性耦合。例如,在卷筒纸印刷机中,各色组版辊伺服电机通过电子凸轮功能实现无轴同步,套色部分由第三方产品辅助完成。

    • 电子齿轮:模拟机械齿轮的传动比,将多轴运动关系设定为固定比例,实现速度同步。例如,在折弯机中,两台伺服电机驱动同一运动轴时,主伺服采用位置控制,从伺服采用转矩控制并接收主伺服转矩指令,实现同步驱动。

  3. 实时总线通信

    • MECHATROlink-II/III:安川专用高速运动网络,支持多轴数据实时传输。例如,MP2300系列通过MECHATROlink-II实现10Mbps传输速率,缩短命令执行时间,支持多轴高速同步运动。

    • EtherCAT:开放型实时以太网协议,支持125μs通信周期,适用于高精度同步场景。例如,MP3300 IEC支持EtherCAT,可实现62轴同步控制。

二、具体实现方式

  1. 硬件配置

    • 控制器选型:根据轴数需求选择型号,如MP2300(支持48轴,需选配SVB-01模块)、MP3300 IEC(支持62轴)。

    • 网络架构:通过MECHATROlink-III或EtherCAT连接伺服驱动器,减少控制柜空间并提升通信速度。例如,MP3300 IEC支持直接驱动本地伺服,简化布线。

    • 安全电路:连接急停按钮至安全输入(如DI16),触发STO(安全扭矩切断)功能,确保紧急情况下电机电源立即切断。

  2. 软件编程

    • MOVESYNC指令:适用于单轴或多轴同步跟随,通过设定加速时间、同步时间、减速时间及位置参数,实现流水线点胶、产品分拣等场景的同步控制。例如,在XYZ机械结构中,通过MOVESYNC指令实现产线产品的抓取、分拣功能。

    • 相位控制指令:如25#指令(电子凸轮模式)和4#指令(插补指令),可根据需求选择。电子凸轮模式适用于实时保持从轴与主轴位置对应的场景,而插补指令适用于复杂轨迹规划。

    • 同步指令应用

    • 补偿算法:通过高速计算结合外部位置标尺,实时补偿轴间位置误差。例如,在折弯机中,通过改变参数将误差控制在0.02mm以下。

  3. 调试与优化

    • 参数调整:根据负载特性调整伺服响应参数(如增益、前馈),优化同步性能。例如,在主从控制中,将从伺服响应参数调高以减小跟随延迟。

    • 网络优化:通过Profinet或EtherCAT网关实现多品牌设备协同,减少通信延迟。例如,使用捷米JM-ECTM-PN网关实现Profinet转EtherCAT协议转换。

三、应用场景与优势

  1. 典型应用场景

    • 高精度加工:如数控钢筋弯箍机,通过MP2000系列实现多轴同步控制,提升机械精度。

    • 流水线自动化:如产品分拣、点胶、搬运等场景,通过MOVESYNC指令实现多轴同步跟随,提高生产效率。

    • 复杂机械控制:如折弯机、印刷机械等,通过电子凸轮或电子齿轮技术实现多轴协同运动。

  2. 技术优势

    • 高精度:支持微米级同步误差补偿,满足高端制造需求。

    • 高灵活性:支持虚拟轴、电子凸轮等多种同步模式,适应不同应用场景。

    • 高效率:通过高速CPU和实时总线通信,缩短命令执行时间,实现高速同步运动。

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