TwinCATNCPTP实用教程V3.pdf_TwinCAT3.1电机资源-CSDN文库

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### TwinCAT NC PTP实用教程知识点总结 #### 1. 系统概述 TwinCAT NC PTP基于PC的纯软件运动控制方式，与常见的运动控制模块或卡相似，但具有更高的灵活性和能力。它与TwinCAT PLC紧密集成，允许用户在PC上完成复杂的运动控制任务。 #### 2. 轴的配置与参数设置 TwinCAT NC PTP控制轴的配置是通过一系列步骤实现的。包括添加轴、配置编码器（Enc）、驱动器（Drive）、控制参数（Ctrl）等。用户可以通过NC轴的参数配置来定义轴的特性，如轴的类型和数量。此外，配置还包括轴的ADS（Automation Device Specification）信息，这是TwinCAT系统中用于同步和通信的协议。 #### 3. 轴的调试调试过程涉及到轴调试界面的使用，包括General、Settings、Parameter、Dynamic、Online、Functions、Coupling和Compensation等多个子界面。调试的目的是检查轴的使能和点动操作，测试功能，并且调整动态性能，例如齿轮联动和凸轮联动。凸轮联动还涉及到使用CamTable（凸轮表）进行编辑和载入，以及凸轮表的在线修改和缩放功能。此外，轴的位置补偿功能也需要在调试过程中进行配置和测试。 #### 4. 编写NC单轴控制的PLC程序 TwinCAT NC PTP提供了丰富的功能块用于编写NC轴控制逻辑。在编写单轴控制程序时，用户需要引用TcMc.lib库，声明相应的PLC_TO_NC和NC_TO_PLC变量类型，然后进行轴的管理和控制。这包括轴的使能、复位、读取和设置当前位置等操作。同时，也包括轴动作的执行，例如匀速运动、定位、点动和停止等。寻参、位置补偿和全闭环控制功能的实现也是编程中的关键部分。用户还需掌握轴的状态函数和如何从PLC程序修改NC轴参数设置。 #### 5. 编写NC多轴联动程序多轴联动程序的编写涉及到电子齿轮和电子凸轮的概念。电子齿轮涉及齿轮的耦合和解耦操作，以实现轴与轴之间的同步运动。电子凸轮则通过CamTable表实现复杂的运动模式，包括凸轮表的耦合与解耦、缩放以及在线修改。此外，轴的收放卷和张力控制是多轴联动中常见的需求，可以通过特定的功能块实现。万能飞锯功能是通过在PLC程序中实现速度和位置的同步来达成的，这包括同步模式的配置和飞锯同步特征值的使用。 ### 总结以上是根据文件《TwinCAT NC PTP 实用教程V3.pdf》提供的内容，对TwinCAT NC PTP相关的知识点进行了详细总结。通过本教程的介绍，用户可以了解到如何配置和使用TwinCAT NC PTP系统，进行轴的配置、调试、以及编写控制轴的PLC程序，最终实现单轴和多轴的运动控制。对于熟悉TwinCAT系统的工程师而言，本教程是学习TwinCAT NC PTP功能和实践应用的重要资源。

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TwinCAT NC PTP 实用教程

- 1 -

1 TwinCAT NC PTP 系统概述.....................................................................................................7

1.1 TwinCAT NC PTP 与 TwinCAT PLC 的关系........................................................................8

1.2 TwinCAT NC PTP 控制的轴的类型和数量..........................................................................9

1.3 TwinCAT NC PTP 的控制周期 ...........................................................................................10

1.4 TwinCAT NC PTP 的配置、编程、调试............................................................................11

2 TwinCAT NC 轴的配置..........................................................................................................12

2.1 添加一个 Axis......................................................................................................................12

2.2 NC 轴的参数设置................................................................................................................14

2.2.1 Enc 编码器设置................................................................................................................14

2.2.2 Drive 驱动器设置.............................................................................................................18

2.2.3 Ctrl 控制参数设置............................................................................................................20

2.2.4 NC 轴参数的 ADS 信息 ..................................................................................................24

2.3 NC 轴与 PLC 程序的对应...................................................................................................25

2.4 NC 轴的导出和导入............................................................................................................26

2.5 编码器轴 Encoder Axis.......................................................................................................26

2.6 时间轴 Time Generator .......................................................................................................27

3 TwinCAT NC 轴的调试..........................................................................................................28

3.1 Axis 调试界面......................................................................................................................28

3.1.1 General ..............................................................................................................................28

3.1.2 Settings..............................................................................................................................29

3.1.3 Parameter...........................................................................................................................30

3.1.4 Dynamic ............................................................................................................................33

3.1.5 Online................................................................................................................................34

3.1.6 Functions...........................................................................................................................35

3.1.7 Coupling............................................................................................................................35

3.1.8 Compensation....................................................................................................................36

3.2 使能和点动 ..........................................................................................................................37

3.2.1 准备工作...........................................................................................................................37

3.2.2 使能...................................................................................................................................37

3.2.3 点动...................................................................................................................................38

3.3 Function 测试 .......................................................................................................................39

3.4 调试动态性能 Dynamics .....................................................................................................40

3.5 齿轮联动

..............................................................................................................................41

3.6 凸轮联动 ..............................................................................................................................42

3.6.1 Cam Table 示例.................................................................................................................42

3.6.2 安装 Cam Design Tool......................................................................................................42

3.6.3 编辑 Cam Table 表............................................................................................................42

3.6.4 载入 Cam Table 表............................................................................................................47

3.6.5 准备运行 Cam Table 表....................................................................................................48

3.6.6 在 Scope View 中观察 Cam 运行情况.............................................................................49

3.7 位置补偿 ..............................................................................................................................52

TwinCAT NC PTP 实用教程

- 2 -

3.8 飞锯 ......................................................................................................................................54

4 编写 NC 单轴控制的 PLC 程序 ............................................................................................55

4.1 准备工作 ..............................................................................................................................55

4.1.1 引用引用 TcMc.lib............................................................................................................55

4.1.2 声明 PLC_TO_NC 及 NC_TO_PLC 类型的变量...........................................................55

4.1.3 PLC 程序说明...................................................................................................................56

4.2 轴的管理 ..............................................................................................................................57

4.2.1 使能 MC_Power...............................................................................................................57

4.2.2 复位 MC_Reset................................................................................................................58

4.2.3 读取当前位置 MC_ReadActualPosition.........................................................................58

4.2.4 设置当前位置 MC_SetActualPosition............................................................................58

4.3 轴的动作 ..............................................................................................................................59

4.3.1 匀速运动 MC_MoveVelocity ...........................................................................................59

4.3.2 绝对定位 MC_MoveAbsolute..........................................................................................60

4.3.3 相对定位 MC_MoveRelative ...........................................................................................60

4.3.4 点动 MC_Jog....................................................................................................................61

4.3.5 停止 MC_Stop ..................................................................................................................62

4.3.6 模长内定位 MC_MoveModulo........................................................................................62

4.3.7 重置目标位置和速度 MC_NewPosAndVelo ..................................................................64

4.3.8 重置目标位置 MC_NewPos.............................................................................................65

4.4 寻参 MC_Home ..................................................................................................................65

4.4.1 可选的寻参方式...............................................................................................................65

4.4.2 寻参过程...........................................................................................................................66

4.4.3 几种寻参方式的比较 .......................................................................................................67

4.4.4 寻参功能块 MC_Home....................................................................................................69

4.4.5 寻参的速度.......................................................................................................................70

4.4.6 参考点的位置...................................................................................................................70

4.5 位置外部设定值发生器（External set value generation） ................................................71

4.5.1 MC_ExtSetPointGenEnable..............................................................................................71

4.5.2 MC_ExtSetPointGenDisable.............................................................................................72

4.5.3 MC_ExtSetPointGenFeed .................................................................................................72

4.6 位置补偿 ..............................................................................................................................7

4.6.1 MC_MoveSuperImposedExt.............................................................................................74

4.6.2 适用位置补偿的场合 .......................................................................................................75

4.7 TwinCAT NC 全闭环控制. ..................................................................................................79

4.8 从 PLC 程序修改 NC 轴的参数设置..................................................................................83

4.9 轴的状态函数 ......................................................................................................................85

5 编写 NC 多轴联动程序 .........................................................................................................87

5.1 电子齿轮 ..............................................................................................................................87

5.1.1 齿轮耦合...........................................................................................................................87

5.1.2 齿轮解耦...........................................................................................................................88

5.2 电子凸轮 ..............................................................................................................................90

5.2.1 凸轮表 Cam Table............................................................................................................90

5.2.2 凸轮表的耦合与解耦 .......................................................................................................90

TwinCAT NC PTP 实用教程

- 3 -

5.2.3 扩展凸轮耦合...................................................................................................................91

5.2.4 凸轮缩放...........................................................................................................................93

5.2.5 凸轮在线修改的激活模式 ...............................................................................................93

5.2.6 凸轮缩放的模式...............................................................................................................95

5.2.7 从文件装载凸轮表 ...........................................................................................................97

5.2.8 修改凸轮表的关键点 .......................................................................................................98

5.3 收放卷及张力控制 ..............................................................................................................99

5.3.1 功能块...............................................................................................................................99

5.3.2 张力控制的原理框图 .....................................................................................................100

5.4 万能飞锯 ............................................................................................................................102

5.4.1. Interfaces 接口 ...............................................................................................................103

5.4.2. 速度同步.........................................................................................................................103

5.4.3. 位置同步.........................................................................................................................104

5.4.4. 在 PLC 程序中实现飞锯功能........................................................................................104

5.4.5. 同步模式.........................................................................................................................107

5.4.6. 飞锯同步特征值 FlyingSawCharacValues.....................................................................108

5.5 TwinCAT NC Fifo...............................................................................................................110

5.5.1 配置 TwinCAT NC Fifo 组 .............................................................................................110

5.5.2 Fifo 控制的 PLC 程序 ....................................................................................................112

6 TwinCAT NC 控制 AX5000.................................................................................................114

6.1 AX5000 功能介绍..............................................................................................................114

6.2 AX5000 接线说明..............................................................................................................115

6.3 在 System Manager 中配置和调试 AX5000.....................................................................115

6.3.1 安装 AX5000 配置工具 .................................................................................................115

6.3.2 更新 Firmware ................................................................................................................115

6.3.3 Drive Manager 界面介绍................................................................................................116

6.3.4 扫描 AX5000 ..................................................................................................................118

6.3.5 配置 AX5000， ..............................................................................................................121

6.3.6 配置 TwinCAT NC 轴。

.................................................................................................122

6.3.7 AX5000 的工作模式 OP Mode......................................................................................125

6.3.8 AX5000 的 Process Data.................................................................................................127

6.4 从 PLC 程序中访问 AX5000 的参数 ...............................................................................127

6.5 从 PLC 程序控制 AX5000 硬件动作。............................................................................127

6.6 AX5000 的 PID 参数调整。 .............................................................................................128

6.6.1 准备工作.........................................................................................................................128

6.6.2 在 Scope View 中设置监视的变量 ................................................................................132

6.6.3 AX5000 速度环调节 ......................................................................................................133

6.6.4 AX5000 位置环调节 ......................................................................................................138

6.6.5 保存调试结果.................................................................................................................144

7 AX5000 带第三方电机 .........................................................................................................145

7.1 第三方同步电机 ................................................................................................................145

7.1.1 准备电机文件.................................................................................................................145

7.1.2 扫描 AX5000 驱动器 .....................................................................................................146

7.1.3 选择电机类型.................................................................................................................147

TwinCAT NC PTP 实用教程

- 4 -

7.1.4 校正磁偏角.....................................................................................................................150

7.1.5 将磁偏角的校正结果手动输入 Startup List..................................................................151

7.1.6 检查磁偏角设置值与实际值的偏差 .............................................................................154

7.1.7 导出电机参数文件（可选） .........................................................................................155

7.2 同步电机调试中的其它注意事项（可选）.....................................................................156

7.2.1 接线.................................................................................................................................156

7.2.2 如何确定编码器极数? ...................................................................................................156

7.2.3 如何确定电机极对数? ...................................................................................................156

7.2.4 松开抱闸.........................................................................................................................157

7.2.5 编码器类型与磁偏角的关系 .........................................................................................157

7.2.6 关于几种反馈类型 .........................................................................................................157

7.2.7 编码器与电机的方向一致性 .........................................................................................158

7.2.8 Commutation 的原理:.....................................................................................................158

7.2.9 直流母线电压和电压常数 .............................................................................................158

7.3 第三方异步电机 ................................................................................................................159

8 TwinCAT NC 通过 KL2531/KL2541 端子模块控制步进电机 ..........................................167

8.1 KL2531/KL2541 功能介绍................................................................................................167

8.2 使用 TwinCAT NC 控制之前的准备工作 ........................................................................168

8.2.1 KL2531/KL2541 的接线 ................................................................................................168

8.2.2 参数设置.........................................................................................................................169

8.3 脱离 PLC 及 NC 测试硬件................................................................................................173

8.4 在 System Manager 中配置 KL2531/3541 类型的轴 .......................................................174

8.4.1 TwinCAT NC Axis 设置..................................................................................................174

8.5 使用 TwinCAT NC 控制步进电机轴 ................................................................................179

8.6 从 PLC 程序访问 KL2531/3541 的参数...........................................................................179

8.6.1 KL2531/KL2541 的 Process Data...................................................................................179

8.6.2 功能块 FB_RegisterComKL25xx...................................................................................179

8.7

专用功能块 MC_PowerStepper.........................................................................................180

9 第三方驱动：经脉冲输出模块 KL2521..............................................................................182

9.1 KL2521 功能介绍 ..............................................................................................................182

9.2 硬件准备 ............................................................................................................................182

9.3 KL2521 参数设置 ..............................................................................................................183

9.4 驱动器参数设置 ................................................................................................................184

9.5 调节驱动器的速度环 PID.................................................................................................184

9.6 在 System Manager 中配置 KL2521 类型的轴 ................................................................185

9.6.1 编码器设置.....................................................................................................................185

9.6.2 驱动器设置.....................................................................................................................185

9.6.3 NC 轴参数设置 ..............................................................................................................186

9.7 使用 TwinCAT NC 通过脉冲输出模块控制第三方伺服.................................................186

9.8 KL2521 的参数化 ..............................................................................................................186

10 第三方驱动：CanOpen（DS402）......................................................................................187

10.1 CanOpen(DS402)介绍........................................................................................................187

10.2 硬件准备 ............................................................................................................................187

10.3 驱动器参数设置 ................................................................................................................187

TwinCAT NC PTP 实用教程

- 5 -

10.4 在 System Manager 中配置 CanOpen(DS402)类型的轴..................................................189

10.4.1 轴的类型设置.................................................................................................................189

10.4.2 扫描或添加 CanOpen 主站及从站................................................................................190

10.4.3 PDO 参数设置 ................................................................................................................190

10.4.4 TwinCAT NC 参数设置..................................................................................................193

10.5 CanOpen(DS402)型驱动器的参数化................................................................................197

10.5.1 CanOpen 驱动器的参数化.............................................................................................197

10.5.2 CanOpen Over EtherCAT 驱动器的参数化...................................................................198

11 第三方驱动：经模拟量输出模块........................................................................................199

11.1 硬件要求 ............................................................................................................................199

11.2 驱动器参数设置 ................................................................................................................199

11.3 在 System Manager 中配置和调试....................................................................................200

11.4 调节驱动器的速度环 PID.................................................................................................203

11.5 使用 TwinCAT NC 通过模拟量控制第三方伺服. ...........................................................203

12 编程软件................................................................................................................................204

12.1 准备工作 ............................................................................................................................204

12.2 安装 TwinCAT 软件...........................................................................................................204

12.3 编程 PC 与控制器的连接..................................................................................................209

12.4 用 TwinCAT 开发第一个项目...........................................................................................214

12.5 调试画面 TwinCAT HMI...................................................................................................221

文本和图形...................................................................................................................................222

按钮（Button）............................................................................................................................224

数组的显示...................................................................................................................................224

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