基于Sysmac自动化平台的工业CT运动控制系统*

张驰宇,王奎华,未 永,刘 冉

(天津三英精密仪器股份有限公司,天津 300399)

0 引 言

目前,国内工业CT领域常用控制方式有:PMAC或其他多轴控制器[1]、上位PC直接控制[2]。其存在现场接线复杂,下位机编程繁琐,上位机信息处理时效差等问题。国外产品和科研院所多采用PLC控制[3-4],系统结构简单,接线简洁,编程方便,可维护性高。本文需要实现高精度的点位运动和同步运动,使用带有运动控制功能的PLC运动控制器[5],可以实现要求,并且采用总线控制,布线简单。采用欧姆龙Sysmac平台,NJ系列控制器,搭配EtherCAT伺服系统,实现一体化控制。

控制系统设计除了需要实现运动平台每个轴的精确运动,更重要的是实现规定的两个轴的同步运动。系统采用了伺服加光栅尺的全闭环结构,以保证单轴的定位精度。

对于同步轴,笔者研究不同的控制方式,设计相应的程序,并进行对比测试,分析试验结果。

1 运动平台组成

运动平台如图1所示。

图1 运动平台

运动平台包括5个轴:射线源Z(以下简称源Z)、样品台X、样品台Y、探测器Y、探测器Z(以下简称探Z)。样品台X和Y用于水平移动样品,探测器Y用于水平移动探测器,源Z和探Z分别用于竖直方向上升降射线源和探测器,以及在某些扫描模式下,进行同步运动。

2 控制系统设计

2.1 硬件组成

欧姆龙Sysmac通过一个连接和一个软件提供了一个集成式解决方案[6]。NJ系列自动化控制器集成了运动、程序设计和网络,并且可通过一个EtherNet/IP接口进行访问;软件系统Sysmac Studio包括了配置、编程、模拟和监控[7];基于Ethernet的机器控制网络EtherCAT可无缝衔接运动、视觉、传感器和执行器。……