2015年夏天，我和其他四位剛畢業(yè)的大學生一起參與了帕克小組項目。剛從大學畢業(yè)，我們沒有運動控制的經(jīng)驗。該項目旨在為我們提供設計，構建和編程機電系統(tǒng)的經(jīng)驗。我們項目的目標是成功地移動金屬環(huán)圍繞的彎構件管/擠出，而無需使用六足觸碰它。該項目總共涉及7個執(zhí)行器，7個電機，7個驅(qū)動器，一個PLC /差壓變送器，約50英尺的Parker IPS擠出機和定制平臺（用于六腳架）。

    本文的目的不是關注項目本身。我將專注于我們用于完成該項目所有編程的PLC /差壓變送器，即Parker Automation Controller。差壓變送器是一個機器差壓變送器（PLC替換），以及一個運動差壓變送器 - 所有在一個包中。
    我們小組編寫了一個復雜的動議計劃，涉及以下內(nèi)容：

?    7個虛軸。
?    7實軸。
?    我們自己的機器人運動功能塊。
?    多項安全任務。
?    凸輪表/ POU。

    我們能夠在一周內(nèi)完成這項工作，這是對差壓變送器的強大和直觀性的致敬。關于差壓變送器有一些話要說，它允許一群剛畢業(yè)的大學生在如此短的時間內(nèi)對6軸機器人的運動學，運動程序和安全程序進行編程。

    派克自動化經(jīng)理（PAM）
    在我進入差壓變送器軟件之前，我想提一下它是免費的。必須處理許可證和年度費用的日子已經(jīng)結束。我不認為我必須說很多，但是不必更新許可證并擔心來自供應商的升級是非常方便的?？偟膩碚f，這是一個非常強大，靈活的差壓變送器。變送器是構建PAM的底層應用程序。變送器是一個用于編程差壓變送器應用程序的集成開發(fā)環(huán)境，符合IEC61131標準。它是一個用戶可配置的環(huán)境，非常有條理和靈活。Parker與變送器合作，使PAM成為一個開放且用戶友好的軟件程序。差壓變送器是一個非常獨特的差壓變送器，因為它設計有工具，可以快速啟動簡單而復雜的項目，并以具有成本效益的價格輕松修改。我提到該軟件是免費的嗎？如果有人要買一個像Arduino這樣的差壓變送器，就會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)。幸運的是，我們生活在一個擁有為我們預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，它增加了運動控制功能：





?      CNC編程。
?     .dxf文件轉(zhuǎn)換為g代碼。
?      可視化。
?      凸輪一代。
?      機器人運動學。
?      極快的循環(huán)時間（差壓變送器運動總線）。

    對于非程序員（傳統(tǒng)意義上的），差壓變送器使運動控制更容易。然而，習慣于深入編程深入黑暗的編程人員將不會感到不滿意！這是一個完全開放的環(huán)境。功能塊，POU和代碼都可以按用戶認為合適的方式編寫。差壓變送器為用戶做了大量的工作。例如，它會自動將.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，其應用程序就越有限，因為無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)驗的程序員（新鮮的大學生）和經(jīng)驗豐富的程序員都可以輕松編寫復雜的運動程序。像CAD一樣對動作做一些困難，實際上只需點擊幾下即可。如果要從本節(jié)中刪除任何內(nèi)容，那就是PAM是一個開放性很強的環(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，我提到它是免費的嗎？

    PAM編程樹
    首先，PAM將從模板中自動為您生成基本項目樹。為用戶填充了所有內(nèi)容。在我看來，一切都很整潔有序。當我在Parker工作時，我沒有意識到自動創(chuàng)建一個整潔，有條理，靈活的項目樹是多么方便。對于其他差壓變送器，隨著項目變得越來越大，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都可以在應用程序選項卡下或在名為POU的完全獨立的窗口下（字面上拖放），這類似于將POU存儲在庫中并稍后調(diào)用以供使用。這樣，程序員不必在他或她的項目樹中有20個POU。同樣，差壓變送器與之通信的所有設備都在差壓變送器_Master（差壓變送器320 差壓變送器主站）選項卡下進行組織。

    編程語言
    用戶可以選擇6種編程語言，5種IEC61131標準語言（順序功能圖，功能塊圖，指令列表，梯形邏輯和結構化文本）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，因為它的限制較少。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，他或她可以在單個項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POU。通過使用6種編程語言，它使該差壓變送器對程序員和應用程序都很靈活。某些語言更適合特定任務。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，結構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。

    易于連接到設備
    連接到設備需要幾秒鐘。所有設備（驅(qū)動器，I / O模塊等）都在底部選項卡“差壓變送器_Master（差壓變送器320 差壓變送器 Master）”下進行管理。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”。將打開一個窗口，其中包含當前位于差壓變送器網(wǎng)絡上的設備列表。派克設備將自動被識別。要添加差壓變送器非派克設備（例如I / O模塊或閥門歧管），用戶必須下載該設備的.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)絡將自動識別設備。圖顯示了如何將設備添加到網(wǎng)絡的示例。制到項目”，然后將所有這些設備放在差壓變送器_Master（差壓變送器320 差壓變送器主站）選項卡下。運動總線是差壓變送器，因此，設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行計算機數(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動。在三維中，可以編程線，弧，橢圓弧，拋物線和樣條。對于每個編程路徑，變送器自動生成可在POU中使用的全局結構。

    要為程序添加CNC路徑：
       1.右鍵單擊Application選項卡> Add Object> CNC程序。
       2.將.dxf文件（從CAD程序）導入該程序。
       3.導入文件后，PAM會自動生成程序代碼的外觀。

    這包括2D或3D可視空間，其中所有用戶的點都繪制在該圖中。這些點可以是您希望機器人或龍門架系統(tǒng)進入的空間點，也可以是您希望軸進入的實際位置。除此之外，PAM還會生成程序用于運動的所有必需g代碼。顯示了正方形和另一個更復雜路徑的示例。

    關于CNC工具的最大優(yōu)點是我上面談到的所有內(nèi)容都很簡單并且為您執(zhí)行。我所做的只是添加CNC程序并導入.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都可以通過單擊它們并在其他位置拖動它們來自動編輯（自動更新頂部窗口中的g代碼命令）。此外，CNC工具生成的路徑是可編輯的。將所有目標點放在CNC文件中的空間或軸位置是很棒的，但是達到這些點是另一回事。如果運動不平滑或可調(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之間的路徑插值。它們在繪制曲線，創(chuàng)建平滑運動，刀具校正，路徑準備，前向和后向插值等時派上用場。

    這些函數(shù)允許用戶自定義路徑的所有內(nèi)容，而不是軸從一個位置跳到另一個位置。例如，路徑坐標被發(fā)送到驅(qū)動器的頻率，運動的平滑/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動方面。簡單的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中可視化實時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)或點動軸，而不是從看門狗窗口打開和關閉所有參數(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，用戶能夠為尚未創(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，同時還有實時更新以觀察路徑?？梢暬ぞ哌€具有創(chuàng)建對象和可視化對象的功能。下面是我們的應用專家Ben Bishop創(chuàng)建的3軸系統(tǒng)示例。當程序運行時，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動總線。差壓變送器是Beckhoff開發(fā)的確定性以太網(wǎng)協(xié)議。它基本上是市場上最快的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)差壓變送器技術組，差壓變送器可以在11μs內(nèi)更新256個數(shù)字I / O，在100μs內(nèi)更新100個伺服軸。差壓變送器技術組顯示了差壓變送器與其他實時以太網(wǎng)協(xié)議之間的比較。此外，由于差壓變送器檢測設備的方式，可以使用任何網(wǎng)絡拓撲：線路，菊花鏈，樹或星形。甚至可以在操作期間移除設備而不使網(wǎng)絡脫機，這在模塊化類型系統(tǒng)中是有益的。根據(jù)個人經(jīng)驗，我知道差壓變送器可以非常強大。當我們在Parker培訓課程中完成我們的項目時，我們的團隊愚蠢地將所有POU（安全，運動，監(jiān)控，凸輪和我們的6軸機器人運動學計算）放在一個“運動”任務下。事后來看，這不是一件非常聰明的事情。但是，我們很幸運，差壓變送器功能強大到足以在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)的正向和反向運動轉(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)以及在導軌內(nèi)部運行的皮帶，以及5軸XYZ變換系統(tǒng)和2軸刀頭機械手。PAM還包括用于普通機器人的前向和反向運動轉(zhuǎn)換的功能塊：2個和3個聯(lián)合SCARA機器人，4個軸碼垛機器人，6個DOF鉸接機器人和包括delta的并行機器人。所有這些功能塊都包含有關如何使用它們以及變量在幫助文件中的含義的詳細說明。當有人必須編程自己的機器人但不知道該機器人的運動學時，這些功能塊非常有用。