結構化文本編程在運動控制系統中的應用

李宏宇，元 慎

(威海博斯特自動化技術有限公司，山東 威海264200)

當今的機械制造領域要求運動控制系統具有更多軸數、更高的精度、更快的速度、更復雜的運動軌跡、更可靠的同步性等能力，因此對于系統的程序設計也提出了更高的要求。

機械設備除具有零點標定、單軸點動、絕對定位、相對定位、自動運行、急停等基本工作方式以外，還會有例如工具夾緊、鉆孔、厚度測量等輔助動作以及溫度、壓力控制等工藝控制。動作越復雜，運動控制就越復雜，各種工作模式轉換的編程時往往會顧此失彼，程序的可讀性及維護性都會受打折扣。

結構化文本(Structured Text)語言是IEC61131－3國際標準編程語言的一種高級語言。它是一種專門為工業控制應用開發的編程語言，具有很強的編程能力用于對變量賦值、回調功能和功能塊、創建表達式、編寫條件語句和迭代程序等。使開發人員在很短的時間內，經濟地為自動化任務提供“公式化”的解決方案。

1 系統構成

本文以簡單搬運機械手系統的基本動作控制為實例，展示了結構化文本語言編程的優越性。運動系統采用了西門子公司提供的SIMOTION D425系統。SIMOTION將運動控制功能與大多數機器中所具有的即PLC功能和工藝控制功能結合在一起。通過這一方法可以在一個系統內同時實現軸的運動控制和機器邏輯控制，同時也節省了各個控制部件之間的數據傳輸時間，便于對整個機器進行統一和透明的編程和診斷。SIMOTION的工程軟件SCOUT提供了MCC(Motion Control Chart)、LAD/FBD(Ladder Logic/Function Block Diagram)以及ST(Structured Text)三種編程語言環境。

2 系統設計

首先在SCOUT平臺上進行SIMOTION項目建立、硬件組態、SINAMICS驅動器配置和SIMOTION位置軸配置，上述完成后進行程序編寫工作。

2.1 程序流程

根據控制要求分析，系統應具備如下功能:

(1)第一次上電時要執行數據初始化;

(2)將所有運動軸使能;

(3)判斷每個軸零點是否標定，本文設計的系統采用絕對值編碼器計數，僅在第一次使用系統或機械部分發生改變時需進行零點標定;

(4)通過點動試運行調整系統性能;

(5)通過點動對某一工藝示教;

(6)按照工藝配方自動運行，運行過程中有暫停和恢復功能;

(7)給出急停指令或系統出現故障時要立即停止運行;

根據工藝要求，設計程序流程如圖1。

圖1 程序流程圖

2.2 編寫程序

3 結語

通過上述實例可以看到，結構化文本簡單的標準結構，結構化的編程思想，快速高效的編程能力使復雜運動控制系統的程序設計變得更加高效并易讀易懂，特別是用有實際意義的標識符、批注來注釋程序，更增加了程序的可維護性和團隊協作性。目前絕大多數廠家的PLC和集成PLC功能的運動控制器都能支持結構化文本語言的編程。

［1］崔堅.西門子S7可編程控制器:STEP7編程指南［M］.北京:機械工業出版社，2009，12.

［2］王薇.深入深出西門子運動控制器:SIMOTION實用手冊［M］.北京:機械工業出版社，2013.

［3］韓美卿.鄭明.楊娟娟.熊偉.PLC結構化文本編程系統的設計與實現［J］.儀器儀表用戶，2010(1).