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Drive Technology 02.08.2024 1自动化新技术BECKHOFF运运动控制控制产品介品介绍Drive Technology 25.07.202 IPC 嵌入式嵌入式PC 运运动控制器控制器-基于基于Windows XP 和和CE的的IPC EPC2 IPC 运运动控制系控制系统基石基石-现场总线及及I/O3运动控制系统基石-现场总线及I/O3Drive Technology 02.08.2024 4数字式紧凑型伺服驱动器 AX20 xx直线伺服电机 ALxxxx同步伺服电机 AM2000/AM3xxx数字式紧凑型伺服驱动器 AX5xxx适用于高适用于高动态定位任定位任务的的驱动系系统Drive Technology 25.07.202Drive Technology 02.08.2024 5电机反馈：旋转变压器 晶体管电路电源 100 V AC480 V AC状态显示，例如轴轴标识符或故障信息电机反馈：Sin/Cos 1Vss、TTL、单圈或多圈、EnDat、Hiperface、BiSS24 V DC 控制和制动电压8 点数字量 I/O，例如启用、限位开关、捕获输入、故障信息EtherCAT 系统总线直流电源/直流母线可选的接口板用插槽，例如附加反馈制动控制/电机温度监控可选的重启锁定用插槽或可选的 TwinSAFE 安全卡Navigationstasten电机动力电路执行材质鉴定导航键（Enter,Up/Down）AX5000|数字式紧凑型伺服驱动器功能特点功能特点Drive Technology 25.07.202Beckhoff运动控制运动控制驱动解决方案驱动解决方案 AX5000支持第三方的伺支持第三方的伺服电机服电机6Beckhoff运动控制驱动解决方案 AX5000支持第三Beckhoff伺服调试伺服调试-TcDriveManager7Beckhoff伺服调试-TcDriveManager7Drive Technology 02.08.2024 8功能特点功能特点”Beckhoff 现场总线连接”各种现场总线接口，可以轻松地集成到各种控制系统中RS232 接口（用于参数设置）和 CANopen 接口控制信号（带有电气隔离）伺服准备就绪的信号、中继、设定值输入、显示器输出、数字量输入/输出、启用输入、模拟量/数字量信号接地24 V DC 辅助电源电压电源接口，用于连接外部平稳电阻直流中间电路电机和制动器接口旋变信号仿真为编码器信号输出，编码器控制输入（主从功能），脉冲方向输入反馈装置（旋转变压器）输入接口用于高分辨率正余弦编码器或绝对值编码器等反馈装置的输入接口 AX20 xxDrive Technology 25.07.202Drive Technology 02.08.2024 9AM30 xx|同步伺服电机同步伺服电机Drive Technology 25.07.202Drive Technology 02.08.2024 10AM308x|电机达到电机达到 150NmDrive Technology 25.07.202Drive Technology 02.08.2024 11具备食品级涂装的具备食品级涂装的AM3000用于食品工业的用于食品工业的AM3000系列电机系列电机一台通过特殊涂装的标准电机具备了不锈钢电机的防护等级降低成本电机的耐热特性改变很小 仅仅降低10%(相比不锈钢电机最小降低.50%)NEWAM30 xxDrive Technology 25.07.202Drive Technology 02.08.2024 12AL38xx|直线伺服电机直线伺服电机Drive Technology 25.07.202Beckhoff支持的运动控制方式支持的运动控制方式DVI/USBEL2521/KL2521EL4132EL5101EL2521/KL2521EL7041/KL2541EM7004驱动驱动:伺服电机伺服电机(总线总线,模拟量模拟量,脉冲脉冲),步进电机步进电机(KL2531/41,EL7031/7041 K/EL2521)直流电机直流电机(KL2532/42,EL7332/7342)直线直线电机电机(AX5000/2000)液压液压轴轴13Beckhoff支持的运动控制方式DVI/USBEL2521Beckhoff运动控制应用运动控制应用脉冲量控制伺服系统脉冲量控制伺服系统1414KL2521模块模块伺服驱动器伺服驱动器伺服马达伺服马达编码器反馈电缆编码器反馈电缆动力电缆动力电缆CX1020 NC控制器控制器KL2521 脉冲输出模块脉冲输出模块 控制伺服电机方法控制伺服电机方法Beckhoff运动控制应用脉冲量控制伺服系统1414KLBeckhoff运动控制应用运动控制应用模拟量控制伺服系统模拟量控制伺服系统15EL5101模块模块伺服驱动器伺服驱动器伺服马达伺服马达动力电缆动力电缆CX1020 NCI控制器控制器CX1020 EL4132 模拟量模拟量控制伺服系统控制伺服系统EL4132模块模块+/-10vBeckhoff运动控制应用模拟量控制伺服系统15EL51EM7004 4轴接口端子模块轴接口端子模块EM70042024/8/2 16EM7004 4轴接口端子模块EM70042023/7/25Beckhoff运动控制运动控制驱动解决方案驱动解决方案 步进电机系统步进电机系统17Beckhoff运动控制驱动解决方案 步进电机系统17Beckhoff运动控制运动控制驱动解决方案驱动解决方案 直流直流电机系统电机系统18KL2532KL2552Beckhoff运动控制驱动解决方案 直流电机系统18KLBeckhoff运动控制运动控制 EL7201 EtherCAT 伺服电机驱动模块伺服电机驱动模块 50 V DC,4 A完备的伺服解决方案集成旋转变压器反馈接口可以连接带制动电机最高驱动 200 W 电机Resolver Exc.+(R1)Power contact+24 VPower contact 0 VResolver Sin+(S2)Resolver 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 GND19Beckhoff运动控制 EL7201 EtherCA一体化的伺服驱动器直接连接电机直接连接旋转变压器紧凑的结构方便进行系统整合Beckhoff运动控制运动控制 EL7201 EtherCAT 伺服电机驱动模块伺服电机驱动模块 50 V DC,4 A20一体化的伺服驱动器直接连接电机直接连接旋转变压器紧凑的结构方Beckhoff运动控制运动控制驱动解决方案驱动解决方案 编码器编码器-SSI211 D+SSI data input D+5 D-SSI data input D-4 CL+Clock output CL+8 CL-Clock output CL-KL5051KL5001Beckhoff运动控制驱动解决方案 编码器-SSIBeckhoff运动控制运动控制驱动解决方案驱动解决方案 编码器编码器-增量式编码器增量式编码器22KL5101Beckhoff运动控制驱动解决方案 编码器-增量式Beckhoff运动控制运动控制驱动解决方案驱动解决方案 编码器编码器-增量式编码器增量式编码器23KL5111KL5121Beckhoff运动控制驱动解决方案 编码器-增量式Beckhoff运动控制运动控制驱动解决方案驱动解决方案 编码器编码器-增量式编码器增量式编码器24KL5151KL5152EL5151Beckhoff运动控制驱动解决方案 编码器-增量式Windows NT,2000,XP现场总线接口卡驱动程序ADS 路由器I/O服务器I/O 映射PLC服务器I/ONC服务器其它例如，凸轮等系统管理器ADSPLC控制诊断功能如示波器用户HMI用户HMIADSADSTCP/IP内核模式用户模式ADSADSOCX/DllOPCADSADSADSADSI/OI/OTwinCAT 系统实时服务器控制控制软件件-TwinCAT Totol Windows Control Automation Technology25Windows NT,2000,XP现场总线接口卡驱动程 PLC 任任务 和和 NC 任任务定定时地以多任地以多任务多多线程独立运行程独立运行 周期性地周期性地获取取CPU的的计算算时间Windows NT和和 HMI程序程序NC 服服务PLC 服服务在在PC 上上 一个一个 PLC 程序和程序和 NC 控制的控制的实时运行运行PLC 周期周期(例如例如.2ms)PLC 周期周期tt在在 PC 上运行上运行 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 运动控制系统机制运动控制系统机制26 PLC 任务 和 NC 任务定时地以多任务多线程独立逻辑运算与运算与处理理路径路径规划划闭环控制控制位置，速度位置，速度加速度控制加速度控制通用插通用插补同步，凸同步，凸轮飞剪等剪等PLCPLCNC INC INC PTPCNCTWINCAT PC ControlPLC/NC PTP/CNCNC PTPNC PTPBeckhoff 运运动控制控制实现方式方式TwinCAT NC PTP，NCI，CNC7逻辑运算与处理路径规划闭环控制位置，速度通用插补同步，凸轮P28I/O,PLC,NC PTP,NCI/CNC高度高度集成在一个平台中集成在一个平台中实时性：性：硬硬实时能力：周期最小至能力：周期最小至50微秒，以及微秒，以及 Beckhoff 拥有有专利的利的 对CPU利用率的利用率的动态调整整XFC 100微秒的刷新周期（包含微秒的刷新周期（包含100个伺服个伺服轴）基于基于 EtherCAT总线 几乎运行于任何一个几乎运行于任何一个PC 纯软件解决方案件解决方案(无需硬件无需硬件扩展展)Beckhoff运运动控制概控制概览28I/O,PLC,NC PTP,NCI/CNC高度集29TwinCAT NC PTP 功能功能普通定位运普通定位运动(Point to Point)电子子齿轮同步同步数字凸数字凸轮开关开关凸凸轮轴运运动叠加（合成）叠加（合成）飞剪剪29TwinCAT NC PTP 功能普通定位运动(PoinTwinCAT NC I 功能功能 PropertiesTwinCAT NC IMax.number of controlled axesMax.number of simultaneously 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 Ahead30TwinCAT NC I 功能 PropertiesTwin31TwinCAT NCI 功能功能31TwinCAT NCI 功能TwinCAT CNC 功能功能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 extensionsSubroutine techniquesUser macrosInterpolation functionsLinear,circular,helical interpolation in the main planes/freely definable planesLook AheadSpline interpolationThread functions32TwinCAT CNC 功能PropertiesTwinCATwinCAT CNC 2024/8/2 33TwinCAT CNC完整的 CNC 功能一个通道内最多可达 32 个轴的插补运动采用 DIN66025 编程语言坐标轴转换TwinCAT CNC 2023/7/25 TwinCAT CNC 功能功能34TwinCAT CNC 功能34 TwinCAT NC PTP-PLCopen 功能块概览功能块概览AdministrativeMotionSingleAxesMultipleAxesSingleAxesMultipleAxesNon-InterpolatedMoveAbsoluteInterpolatedMoveAdditiveMoveSuperImposedMoveContinuousMoveVelocityHomeStopPowerResetReadStatusReadAxisErrorReadParameterWriteParameterReadActualPositionPositionProfileVelocityProfileAccelerationProfileCamTableSelectCamInCamOutGearInGearOutMoveRelativePhasing35 TwinCAT NC PTP-PLCopen 功能块概览TwinCAT NC PTP-PLCopen 功能块概览功能块概览MC_MoveSuperimposed MC_MoveVelocityMC_VelocityProfileMC_AccelerationProfileDiscrete MotionContinuous MotionStandstillMC_Move AbsoluteMC_Move RelativeMC_MoveAdditiveMC_MoveSuperimposedMC_PositionProfileDoneMC_MoveAbsoluteMC_MoveRelativeMC_MoveSuperimposedMC_MoveAdditiveMC_PositionProfileMC_StopMC-StopMC_MoveVelocityMC_VelocityProfileMC_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 Error will generate the transition to StandStill or ErrorStop resp.Root:Task Force Motion Control presentation Version Febr2002.(www.plcopen.org)36TwinCAT NC PTP-PLCopen 功能块概37TwinCAT NC PTP-PLCopen 功能功能块概概览37TwinCAT NC PTP-PLCopen 功能38TwinCAT NC PTP-电子齿轮同步电子齿轮同步 线性同步性同步 耦合之后耦合之后:从从轴 set position=coupling factor*主主轴 set position 可以可以动态修改修改齿轮比比 使用使用标准的功能准的功能块，简单方便方便38TwinCAT NC PTP-电子齿轮同步TwinCAT电子齿轮同步电子齿轮同步龙门钻床龙门钻床39TwinCAT电子齿轮同步龙门钻床3940TwinCAT运动控制凸轮同步运动控制凸轮同步Camming 主从主从轴之之间非非线性耦合性耦合 凸凸轮设计遵循遵循 VDI guideline 2143 凸凸轮设计工具工具 TwinCAT cam design editor 40TwinCAT运动控制凸轮同步Camming41TwinCAT NC PTP-凸轮设计工具凸轮设计工具 PositionVelocity Acceleration41TwinCAT NC PTP-凸轮设计工具 Posi42TwinCAT NC PTP-凸凸轮功能功能块42TwinCAT NC PTP-凸轮功能块43The position 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凸凸轮设计工具工具 数据表数据表动态修改修改43The position values of a sla44TwinCAT NC PTP:飞剪飞剪44TwinCAT NC PTP:飞剪TwinCAT NC PTP:飞剪功能块飞剪功能块45TwinCAT NC PTP:飞剪功能块45TwinCAT系统管理器系统管理器运动控制调试配置工具运动控制调试配置工具46TwinCAT系统管理器运动控制调试配置工具46Beckhoff运动控制运动控制软件示波器软件示波器47Beckhoff运动控制软件示波器47机器人机器人软件包件包TwinCAT 02.08.2024 48每个CPU的许可需要需要预装装TwinCAT NC Ix86兼容PC机器人软件包TwinCAT 25.07.2023 机器人机器人软件包件包TwinCATTwinCAT 中集成的机器人中集成的机器人软件包提供下列性能：件包提供下列性能：节省掉了额外的用于机器人控制的CPU采用TwinCAT软件来做配置，参数化和诊断，在同一系统中保持了使用上的一致性和便利性。避免了不同CPU和PLC系统，运动控制和机器人软件由于匹配合作而引起的摩擦损失与TwinCAT之间的直接接口带来了更高的性能和精度，这是多CPU系统之间复杂通讯所不能达到的。02.08.2024 49机器人软件包TwinCATTwinCAT 中集成的机器人软件支持的运支持的运动学模型学模型TwinCAT笛卡尔坐标模型H型机器人Scara 多关节装配机械手剪型运动副起重吊臂式运动副二维平面平行机械手运动副三维空间Delta机器人 02.08.2024 50支持的运动学模型TwinCAT笛卡尔坐标模型H型机器人Sca 系统管理器中的配置TwinCAT Motion Control:Kinematic Transformation例子例子:Delta变换 02.08.2024 51 系统管理器中的配置TwinCAT Motion Contr运运动轨迹迹编程程TwinCAT 运动轨迹编程可以由下列方式实现 PTP 点对点 Cam Plate 电子凸轮 G代码(DIN 66025)TcPlcInterpolation 功能库 目标的位置一般用笛卡尔坐标表示(X,Y,Z)插补模式(G-Code,TcPlcInterpolation)支持不同的用户坐标系 在多个传送带方向间实现同步 02.08.2024 52运动轨迹编程TwinCAT 运动轨迹编程可以由下列方式实运运动路径的路径的计算算TwinCAT 前向运动转换 反向运动转换 动力学模型的计算 02.08.2024 53运动路径的计算TwinCAT 前向运动转换 25TwinCAT 机器人机器人软件包的分件包的分级TwinCAT级别1静态变换，包括平移和旋转级别2包含级别1主要是二维平面的变换，如H型机器人模型和二维平面平行机械手模型级别3包含级别2主要是三维空间的变换，如Delta机器人 02.08.2024 54TwinCAT 机器人软件包的分级TwinCAT级别1 BK1120KL2542,3.5A/50 V直流电机KL2541,5A/50 V步进电机CP6619KL4434,KL5101伺服电机Beckhoff运动控制应用运动控制应用金属焊接系统金属焊接系统55BK1120KL2542,3.5A/50 V直流电机KL2Beckhoff运动控制应用运动控制应用轿车车门焊接设备轿车车门焊接设备Automotive DoorControl system CP6201 NC PTP run-time EK1100 EL2521 TwinCAT HMI 56Beckhoff运动控制应用轿车车门焊接设备AutomotEK1100EL2521CP6201EL2521EL6731/Profibus masterEtherCATBeckhoff运动控制应用运动控制应用轿车车门焊接设备轿车车门焊接设备57EK1100EL2521CP6201EL2521EL6731Beckhoff运动控制应用运动控制应用-立体仓库立体仓库58Beckhoff运动控制应用-立体仓库58 Cam tables MC_CamTableSelect MC_CamIn product detection MC_TouchProbe Cam table adjustment on the fly MC_CamScaling MC_WriteMotionFunctionBeckhoff运动控制运动控制应用应用-矽钢片曲线开料机矽钢片曲线开料机59 Cam tables MC_CamTaBeckhoff运动控制运动控制系统应用系统应用机器人机器人 C6350 Windows XP TwinCAT NCI ETHERCAT EL4132/5101 Visual C+Camming Gearing60Beckhoff运动控制系统应用机器人 C63506CX1020+AX5000+Heidolph motorCam tables MC_CamTableSelect MC_CamIn product detection MC_TouchProbe Cam table adjustment on the fly MC_CamScaling MC_WriteMotionFunctionBeckhoff运动控制运动控制系统应用系统应用前沿送纸机器前沿送纸机器 CX1020+AX5000+Heidolph motorBeDrive Technology 02.08.2024 62叠加运动指令该指令主要用于伺服轴运动过程中进行一个点到点位置的叠加.该指令运行模式E_SuperpositionMode有4种类型:1.叠加区域内,走完长度Length后,叠加位置Distance刚好走完.区域行程为Length+Distance.2.叠加区域内,走完长度Length后,叠加位置Distance刚好走完,包含在Length内.区域行程为Length.3.叠加区域内,在区域行程Length+Distance内,走完叠加位置Distance.3.叠加区域内,在区域行程Length,走完叠加位置Distance.TwinCAT NC PTP-点到点叠加运动Drive Technology 25.07.202Drive Technology 02.08.2024 63该系统指令的组合,可达到曲线叠加的效果.在system manager中配一个电机轴,和一个虚拟轴.通过指令可以将右图的两条曲线叠加到一起,大大提高了电子凸轮控制的灵活性.同样你仍然可以将多个虚拟轴和一个电机轴叠加在一起，实现两个以上曲线的叠加。电机轴虚拟轴TwinCAT NC PTP-多个曲线的叠加运动Drive Technology 25.07.20264TwinCAT NC PTP-电子齿轮同步电子齿轮同步 线性同步 耦合之后:从轴 set position=coupling factor*主轴 set position 使用标准的功能块，简单方便MC_GearInDyn是MC_GearIn的升级版,可以动态的修改电子齿轮比.电子齿轮是从机械齿轮转换过来的思路,而且更加灵活,电子齿轮是一种特殊的电子凸轮.ABRatioB:A2:1FeedProcessed64TwinCAT NC PTP-电子齿轮同步ABRTwinCAT NC PTP:动态捕捉功能块动态捕捉功能块65动态捕捉功能块:该功能块的特点:当通过旋切功能块去剪切薄膜或纸张时,如果材料上有色标,而旋刀必须剪在旋刀上时,就必须用TouchProbe功能.此时TouchProbe的作用是色标传感器检测到材上的色标后,将此时电机轴的位置记录下来.该位置记录是不受嵌入式PC扫描周期的影响,是微秒级别的.该数据走的是Ethercat process data的通道,是real time的数据,动态记录的位置非常精确.将前后两个色标的位置记录下来,相减,就可以得到下次剪切所需要的长度.TwinCAT NC PTP:动态捕捉功能块65动态捕捉应用应用9色凹版印刷机色凹版印刷机Drive Technology 02.08.2024 66应用9色凹版印刷机Drive Technology TwinCAT运动控制运动控制:自动收放卷自动收放卷67收放卷功能(TcPackAL库):应用非常广泛.该库适用于NC对伺服或变频器的控制.在收放卷的过程中,随着卷径的不断变化,根据指令算法,通过修改电机角速度的方法,来达到收放卷材料线速度不变.计算卷径的方法有1.通过计算伺服或变频器实际走过的距离进行累加,再根据材料的厚度,进行卷径的计算.2.根据外部传感器,进行实际卷径的测算,并反馈给上位.TwinCAT运动控制:自动收放卷67收放卷功能(TcPaTwinCAT运动控制运动控制:Dancer68Dancer功能(TcPackAL库):是张力控制的一个典型应用.通过修改主轴电机和从轴电机的速度齿轮比的方法,根据能够反应张力变化的模拟量输入反馈,通过PID调节来修改电子齿轮比,从而达到张力控制的效果.TwinCAT运动控制:Dancer68Dancer功能(应用应用张力控制张力控制Drive Technology 02.08.2024 69应用张力控制Drive Technology 25Beckhoff运动控制运动控制系统应用系统应用 木工加工设备木工加工设备-NCI 70Beckhoff运动控制系统应用 木工加工设备-NCI 7Beckhoff运动控制运动控制系统应用系统应用-CNC加工中心加工中心71Beckhoff运动控制系统应用-CNC 加工中心71Beckhoff运动控制系统运动控制系统 感谢大家的时间与耐心！感谢大家的时间与耐心！Beckhoff运动控制系统
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