【插针机PLC开发】用AWBlock开发运动逻辑

上期我们介绍了HMI开发过程，这期将介绍PLC运动逻辑开发。致远电子的ZMC600E和AWStudio提供了ST语言和AWBlock 积木式中文编程环境，可快速开发插针机或其他设备的PLC逻辑。

AWStudio介绍

AWStudio是工业自动化All In One可视化集成开发环境，可以用于开发HMI和PLC程序。针对PLC开发目前提供了多种解决方案：一种是符合IEC61131-3标准的ST开发环境，另一种是AWBlock积木式中文编程环境，未来还将提供梯形图和功能块图编程。用AWBlock写PLC逻辑像搭积木一样直观容易上手，不需要敲代码也避免了出错，AWBlock提供了运动控制块，特别适合做机器人和运动控制等应用，所以本次PLC使用AWBlock编程方案。

插针机系统介绍

本次使用 ZMC600E 作为插针机的PLC设备，中间使用Modbus协议与HMI通信，使用EtherCAT协议与电机伺服器通信。ZMC600E中内置的AWPLC（含AWBlock）运行时引擎，可以运行用户编写的运动逻辑，实现插针机的多轴协同运动控制。

图1  插针机系统介绍

  插针机PLC开发流程

只需要四步：一、配置EtherCAT总线；二、配置Modbus从机；三、编写AWBlock控制电机运动逻辑；四、最后把工程下载到ZMC600E运行。

1. 创建AWBlock解决方案

在AWStudio创建一个新AWBlock编程解决方案工程，如下图：

图2  创建解决方案

2. EtherCAT总线配置

插针机系统中，PLC作为EtherCAT主站，电机伺服器作为EtherCAT从站，所以要在PLC总线协议中添加EtherCAT主站功能。在总线协议节点上面添加总线，选择EtherCAT主站，如下图：

图3  添加EtherCAT主站协议

在EtherCAT主站节点上添加所有轴的电机伺服器，分别是托盘X轴、托盘Y轴、主轴Z轴。再配置EtherCAT的分布时钟，如下图：

图4  配置参考时钟

配置参考时钟有利于运动控制的时候所有电机的同步移动，AWStudio也提供了完整的EtherCAT的配置参数，用户可以根据实际情况来配置自己的EtherCAT通信。

3. Modbus从机配置

插针机系统中，PLC作为Modbus从站，HMI作为Modbus主站，所以要在PLC总线协议中添加Modbus从站功能。然后根据主从机约定好的Modbus寄存器点表来配置寄存器地址和个数，PLC运行过程中实时更新这些寄存器供HMI访问，如下图：

图5  配置Modbus从机寄存器

4. AWBlock运动逻辑开发

插针机最基础的功能是控制托盘和主轴（Z轴）移动，所以要创建move_plane和move_main_axis两个函数。编辑move_main_axis函数文件，分别拖入MC_Power和MC_MoveAbsolute功能块来控制电机运动，如下图：

图6  拖入运动控制块

上面已经在EtherCAT主站下添加了电机了，这里会自动识别出电机并且会自动给每一个电机生成一个轴对象，因此轴参数便可以选择需要控制的电机，如下图：

图7  选择控制轴

图8  设置参数

接着基于上面写好的基础运动功能块，编写控制托盘和主轴运动顺序和逻辑（主轴归0--移动托盘--主轴插针--主轴归0），比如控制自动插针的auto_move函数，如下图：

图9  用AWBlock写运动逻辑

最后把PLC的运行参数和状态对接到Modbus从站寄存器，例如：MainAxisSpeed是主轴速度变量，对应到PLC的地址是%IW52，%IW52映射到Modbus从站地址为40005，如下图。这样，就可以让HMI通过Modbus控制和获取PLC运行状态。

图10  关系映射表

图11  变量绑定地址

5. AWBlock工程下载运行

上面的工程开发完成后，在设备列表中选择目标设备ZMC600E，点击启动（调试）按钮，就会进入调试模式，可以进行单步调试程序；点击下载即可发布固件，ZMC600E重启后就会自动运行该工程。如下图：

图12  设备选择界面

  ZMC600E产品介绍

图13 ZMC600E EtherCAT主站控制器

ZMC600E 是ZLG致远电子开发的最新一代智能总线型运动控制器，是面向工厂智能化时代的机器控制器。其采用工业领域内先进的嵌入式 ARM 方案，集实时操作系统、智能算法于一身，配套工业图形化编程软件开发环境。

ZMC600E采用TI的双核64位Arm-Corte-A53，四核Cortex-R5F的AM6442应用处理器为核心，主频1GHz，内置1GB DDR4、4GB eMMC以及32KB FRAM，预留有多路以太网、CAN、IO、USB等硬件接口。同时ZMC600E支持点位运动、连续轨迹、直线圆弧插补、连续插补、螺旋线等运动功能，可以自由设定运行速度、停止速度、加、减速时间可以独立设置，S型曲线平滑等参数，支持在线改变速度和在线改变位置，用户可以轻松构智能化控制系统，快速实现和部署现场各种工艺的应用。