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详述电子凸轮以及Parker 伺服控制器的电子凸轮应用 V1.0 Parker 技术支持—赵亮 电子凸轮属于多轴同步运动（Multi-, Synchronized Motion ），这种运动是基于主轴（Master or Leading axis ）和一个或者多个从轴（Slave or following axis）系统。这时的主轴可以是虚 拟轴。 电子凸轮是在机械凸轮的基础上发展起来的，传统机械凸轮是通过凸轮实现非线性的加 工轨迹，而电子凸轮直接将轨迹点输入到驱动器内，通过设定的解算方式进行伺服控制，达 到和机械凸轮相同的加工目的。 电子凸轮相对机械凸轮的优势在于： 方便根据需求更改加工轨迹，而不需要繁琐的更改机械凸轮。 加工机械凸轮的成本较高、难度较大。 机械凸轮会磨损、通常是机床噪音的最大来源。 一 电子凸轮的实现方式 电子凸轮的实现方式分为三部分，分别是：1、设定主轴和从轴；2 、设定电子凸轮曲线； 3、实现电子凸轮运动。 电子凸轮曲线可以采用多种描述方式，常见的采用两维表格分别描述主轴和从轴的值； 也可以采用数学公式来描述。很多厂家提供了具体的软件工具来方便生成电子凸轮曲线，在 第二章会详细描述电子凸轮曲线的方式。 在PLCopen Motion Control 规定的文件中，主要用了四个功能块来实现电子凸轮应用。 他们分别是MC_CamTableSelect 、MC_CamIn 、MC_CamOut 以及MC_Phasing 。 1、MC_CamTableSelect MC_CamTableSelect 功能块设定了电子凸轮应用中的主轴和从轴；设定了电子凸轮曲线 （保存在MC_CAM_REF 数据表内）。此外，可以选择周期性运行或是单次运行、主轴 以及从轴的位置是相对型还是绝对型。 2 、MC_CamIn MC_CamIn 功能块用于进行电子凸轮主轴和从轴的耦合。当Execute 为True 时，主轴和 从轴按照设定的电子凸轮曲线以及设定的运行参数进行耦合。 这些运行参数包含 主轴和从轴的比例：主轴和从轴可以根据此设定来决定两者的位置比例。 主轴和从轴的偏移：主轴和从轴位置的相对偏移。 启动模式：可设定为相对位置启动、绝对位置启动或者斜坡函数启动。 3、MC_CamOut MC_CamOut 用于电子凸轮主轴和从轴的解耦。在解耦之后，从轴与主轴脱离了同步关 系，从轴会按照脱离时的速度匀速运转。 4 、MC_Phasing MC_Phasing 用于修正主轴的位置，该功能块在一些复杂应用中进行位置的修正和补偿。 它将在主轴的实际物理位置中附加一段位移。因此，主轴的运动不会受到影响，而从轴 获取到的主轴位置会在物理位置基础上偏移，从而导致从轴的跟随位置有所偏移。 Phasing 的过程图例如下： 在PLCopen Motion Control 中，定义了一个典型应用过程。 用采用外部工具（通常为二维表格）或者PLC 计算（数学公式）的方法来生成电子凸 轮表格（CamTable ）。 采用MC_MasterEngine 功能块定义了一个虚拟主轴，扩展了MC_CamTableSelect 功能 块（采用一个CamNo 来设定选择CamTable 中的具体电子凸轮曲线），然后进行电子凸轮耦 合。 PLCopen 组织定义了电子凸轮的标准应用，大部分驱动器都依照此标准来设计各自的电 子凸轮应用。 二 电子凸轮曲线的设计 从启动位置和终点位置是否一致可以将电子凸轮曲线分为闭式曲线和开式曲线。 闭式曲线 开式曲线 在电子凸轮曲线设计中，以客户需求作为首要目标，然后在过渡点选择合适的曲线类型， 可选的曲线类型可以参考VDI 2143 标准。 电子凸轮曲线是位置对应关系曲线，所记录的是主轴和从轴的位置对应关系，其一阶微 分为速度，二阶微分为加速度，三阶微分为加加速度（jerk ）。其中加速度在运动系统中对 应了电机的输出力矩（或驱动器的输出电流）；加加速度（jerk ）对应了输出力矩的变化率 （驱动器输出电流的变化率）。