Codesys实现非线性函数关系的轴联动控制

1、序言

在伺服应用中，多轴联动的控制需求已经越来越多，精度要求也越来越高。目前PLC常用的联动控制有直线插补，圆弧插补，实现方法可以用专用的插补指令，G代码等功能。但是直线插补和圆弧插补毕竟功能有限，无法完成所有图形。电子凸轮也能实现联动控制，但实际上电子凸轮的功能只是通过多项式去拟合，并非真正的按函数曲线运行，存在一定的局限性。Codesys使用G代码和电子凸轮功能可以参考以下文章：

codesys采用G代码实现圆弧插补和螺旋插补的可视化仿真

Codesys使用电子凸轮实现追剪功能

Codesys提供了轴位置跟随的控制指令followposition，该指令可以实现从动轴跟随主轴运行，而主从轴之间的相互关系在理论上可以是任意函数，比如正弦，余弦，椭圆，抛物线，指数曲线等，本文主要介绍followposition功能块的应用以及非线性函数曲线的多轴联动控制实现方法，并通过可视化仿真验证结果。

2、指令功能

bExecute的上升沿为启动功能块，功能块执行中可以重新触发上升沿，每次上升沿都会重新载入功能块的输入参数，重新执行功能块。
本功能块用于直接指定轴每个同步周期要运动到的目标位置，不会做速度、加速度等检查，故使用时要注意处理好fSetPosition的值，实现轴运行速度的连续性变化。
功能块执行时，轴处于Synchronized Motion。如要停止本功能块的执行，可以通过MC_Halt、MC_GearOut、MC_CamOut等功能打断。

3、应用

3.1、正弦函数关系

程序：建立使能，X轴按绝对模式运行，前进和后退，Y轴沿X轴的正弦轨迹运行，如图建立程序：

可视化仿真结果：

codesys跟随指令使用之正弦跟随

3.2、椭圆关系

椭圆关系与正弦关系控制方式不同，正弦函数，每一个X点都能对应唯一的一个Y值，而椭圆关系不行，存在一个X点对应两个Y值的情况，因此我们需要进行转换，用极坐标方程可以实现角度与X轴，Y轴都是一一对应，即X=a*cosα；Y=b*sinα；以此函数关系建立两个followposition指令，Z轴作为角度α的移动轴，α动作，X轴Y轴跟着动作，（使能和停止不再列出）程序如图所示

可视化仿真结果如下：

codesys跟随指令使用之椭圆

4、注意事项

followposition指令在使用时需要注意一些数学上的问题；

a、followposition指令虽然可以实现一些非线性的函数关系，能够完成G代码或电子凸轮无法实现的东西，但其运行时不会检查轴的速度和加速度，如果位置函数关系不连续，则会出现速度跳变的情况，甚至直接从正向运行到反向运行的情况。在实际运行中，此类情况下，伺服电机无法实现，轻则伺服驱动器报警停机，重则可能导致伺服撞击，损坏设备，因此在建立函数关系时需要注意其连续性和可导性；

b、建立函数关系时，需要确保跟随轴与主轴之间的关系，必须是每一个主轴的点都只能对应一个跟随轴的值，如果无法一对一（比如椭圆函数，一个X点对应有两个Y值，渐开线函数一个X点可对应多个Y值），就需要进行数学转换，必要时添加虚轴，做到一个X轴对应一个Y值。

因此在使用此指令时务必当心，且调机时要小心验证，确认无误后方可运行。

本文所设计程序依旧使用V3.5.14.10版本，程序源代码下载地址：

Codesys跟随指令实现非线性函数（正弦、椭圆）的轴联动功能源程序--CSDN文库https://download.csdn.net/download/qq_19979629/76533217

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