SATAKUNNAN AMMATTIKORKEAKOULU TEKNIIKAN PORIN YKSIKKÖ Jaakko Sivonen EE98POS OMRON SERVOMOOTTORIN OHJAUS Sähkötekniikan koulutusohjelma Sähkövoima- ja automaatiotekniikan suuntautumisvaihtoehto 2003
2 TIIVISTELMÄ OMRON SERVOMOOTTORIN OHJAUS Syventävän työn tarkoituksena oli saada moottori pyörimään, tehdä esimerkkiohjelma ja käyttöohjekirja asetuksista ABSTRACT CONTROLLER OF OMRON SERVOMOTOR The purpose of this specialization work was to get drive motor and to make example of program and manual of setups.
3 SISÄLLYSLUETTELO Tiivistelmä...2 Abstract...2 Sisällysluettelo...3 1. CX-MOTION...4 1.1 Asetusten määrittäminen...4 1.1.1 Servovahvistimet (X ja Y-akseli)...4 1.1.2 Vahvistinkortti (Y-akseli)...4 1.1.3 CX-Motion-ohjelmassa olevat X ja Y-akselin asetukset...5 1.1.4 Laiteparametrit...7 1.1.5 Koordinaatti parametrit...12 1.1.6 Syöttönopeus parametrit...13 1.1.7 Alueparametrit...15 1.1.8 Servoparametrit...16 Y-AKSELIN PARAMETRIT...17 1.1.9 Laite parametrit...17 1.1.10 Syöttönopeus parametrit...20 1.1.11 Alueparametrit...21 1.1.12 Servoprametrit...22 1.2 Parametrien lataus MC-yksikköön...22 1.2.1 Parametrien lataus MC-yksikköön vanhojen päälle...23 1.3 Paikoitusdatan siirto (Positions)...23 1.4 G-kielinen ohjelmointi...24 1.4.1 G-kielinen ohjelmointi G-koodireferenssit...24 1.4.2 G-ohjelman kääntäminen, Compile...24 1.4.2 G-ohjelman kääntäminen, Compile...25 1.4.3 Ohjelman muokkaaminen, Renumber...25 1.5 Esimerkki G-kielisestä ohjelmasta...25 1.6 Projektin osien vienti ja tuonti, Import/Export...26 2. CX-PROGRAMMER...27 2.1 Asetusten määrittäminen...27 2.2 Ohjaussanan määrittäminen (CIO-kanavat MC:n ja logiikan CPU:n välillä)...27 2.3 Symbolitaulu...28 2.4 Servojen ohjaus logiikkaohjelmalla...29 2.4.1Servon lukitus (Xakseli)...29 2.4.2 Servon lukitus (Y-akseli)...29 2.4.3 Servo pois päältä (X-akseli)...29 2.4.4 Servo pois päältä (Y-akseli)...29 2.4.5 Kotiinajo (X-akseli)...30 2.4.6 Kotiinajo (Y-akseli)...30 2.4.7 X ja Y-akseli automaatille...30 2.4.8 Ohjelmanumeron anto...30 2.4.9 Ohjelma suoritettu loppuun...31 2.4.10 Ohjelman käynnistys...31 2.4.11 Häiriön resetointi...31 2.4.12 Ohjelman lopetus...31
4 1. CX-MOTION 1.1 Asetusten määrittäminen Jotta logiikassa oleva servovahvistinkortti pystyy keskustelemaan X ja Y-akseleita ohjaavien servovahvostimien kanssa, niin seuraavat asetukset tulisi olla kunnossa: 1.1.1 Servovahvistimet (X ja Y-akseli) On suositeltavaa käyttää tehtaan peruasetuksia, jotka saa vahvistinkorteilta asetettua kohdasta Fn 005 (katso myös ohjekirjasta kohta 4-11-1 user parameters, Initialization s. 4-124). Valikon kohdassa Pn 000 tehdasasetusten jälkeen on oletusarvona 0010, joka tarkoittaa, että ohjaus tapahtuisi pulsseilla. Servo on kuitenkin analoginen, joten ohjaustavaksi valitaan Speed control by analog command ja arvoksi asetetaan 0000. CX-Motion-ohjelmassa (kohdassa parametrit) asetettu pulssianturin pulssimäärä kierrosta kohden pitää olla sama kuin vahvistimilla, jotta yhteys toimisi. CX-Motion ohjelmassa (parametrit) oletusarvona on 2048, joka pitää vaihtaa samaksi myös servovahvistimilta valikon kohdasta Pn 201. Oletusarvona on 1000, joka asetetaan arvoon 2048. 1.1.2 Vahvistinkortti (Y-akseli) Jos Y-akseli resonoi, eli pitää sietämätöntä/ epämiellyttävää meteliä, kannattaa seuraavien valikoiden kohtien arvoja muuttaa, jotta tämä epämiellyttävä ääni-ilmiö poistuisi. Seuraavilla asetuksilla ei resonointia pitäisi esiintyä: Valikon kohdasta Pn 100 saa muutettua vahvistusta. Aseta arvoksi 20. Valikon kohdasta Pn 110 asetetaan Speed control pois päältä asettamalla kolmanteen kohtaan arvo 0 ja Autotuning on päälle asettamalla neljänteen kohtaan arvo 1. Näytössä asetuksia luetaan vasemmalta oikealle, joten näiden asetusen jälkeen näytöllä pitäisi olla seuraavanlainen numerosarja 0001.
5 1.1.3 CX-Motion-ohjelmassa olevat X ja Y-akselin asetukset Parameter Set1-ikkuna täytyy olla auki, jotta X- ja Y-akselin parametreja pystyy asettamaan. Kun oheinen ikkuna on auki, niin ylävalikkoon ilmestyy Parameter Navigator -työkalurivi, josta eri valintapainikkeista asetetaan eri parametrejä. Kun parametri-ikkuna on auki, niin ohjelama avaa X-akselin parametri-ikkunan auki. Jotta Y-akselin parametrejä pystyy asettamaan on valittava työkaluriviltä Y-akseli ja painettava aktiiviseksi. Parametrit, joita asetellaan akselikohtaisesti Yleiset parametrit (Unit and Memory parameters) Laite- (Machine) Koordinaatti- (Coordinate) Nopeus- (Feedrate) Alue (Zone) Servoparametrit
6 Number of Axis -kohdassa määritetään käyttöön otettavat akselit Digital Output -kohdassa asetellaan neljän digitaalilähdön käyttö joko yleiskäyttöisenä tai jarruohjauslähtönä Ohjaukset logiikasta ovat taskipohjaisia, eivät akselikohtaisia. Tasks-kohdassa määritetään mihin taskiin tehtävä akseli kuuluu. Sama akseli voi kuulua vain yhteen taskiin. Mikäli halutaan tehdä esim. interpolaatioajoa, on interpolaatioakseleiden kuuluttava samaan taskiin. MPG/Synchronous Encoder-kohdassa valitaan ulkoisen ohjauksen tyyppi. MPG= Manual Pulse Generator. Jos Sync. Encoder valitaan, niin tällöin on vielä pulssisuhde valittavissa. Teaching Box Language-kohdassa valitaan käsiopetuslaitteen kieli Autodownload Timeout asettaa max. ajan automaattiselle lataukselle Acceleration Mode -kohdassa ON asettaa vakiokiihdytys- ja hidastusajat käyttöön
7 1.1.4 Laiteparametrit Nämä ovat akselikohtaisia määrittelyjä. Ikkunan vasemmassa alareunassa näkyy aseteltava akseli. Motor Settings -lehdellä asetellaan ajoissa käytettävä yksikkö Rotate Direction eli Pyörimissuunta positiivisella jännitteellä valitaan myös Emergency Stop Method määrittää pysäytyksen Hätä-Seis-tilanteessa Voltage Out to 0V pysäyttää välittömästi akselin ohjauksen ohjaamalla lähtöviestin arvoon 0V. Hätä-Seis-tilanteen jälkeinen tilanne vaatii tällöin Error Counter resetbitin ohjauksen. Muutoin uudelleen käynnistyksessä tapahtuu nopea korjausliike. On Error Count -valinta ajaa ensin virhelaskurin nollille ja sitten vasta pysäyttää ohjauksen
8 Maximum Motor Speed -kohdassa täytyy asettaa moottorin pyörimisnopeus +/-10V jännitteellä. Asettele U servon parametri Cn-03 arvo vastaamaan tätä. Pulse Rate -kohdassa asetellaan mekaniikan ja servovahvistimen asettelujen perusteella määräytyvä liikematka yhtä paluupulssia kohden. Suhde voi olla välillä 1:100000-1:1. Valitsemalla edellisellä lehdellä yksiköksi millimetrejä ja täällä asettelemalla suhde, voidaan logiikkaohjelmassa käyttää oikeita mittoja pulssien sijasta. Mikäli kenttiin syötetään liian suuri arvo, numeroiden väri muuttuu punaiseksi. Korjaa arvo tällöin. Ikkunan alareunassa näkyy kentälle sallittu arvohaarukka.
9 Enkooderin tyyppi valitaan Servomoottorin enkooderin perusteella Resolution-kohdassa määritetään MC-yksikön saama pulssimäärä yhtä moottorin kierrosta kohden (oltava sama kuin U-servon parametri Cn-0A ) Encoder polarity-kohdassa voidaan määrittää moottorin pyörimissuunta. Älä muuta tässä tehdasasetuksia. Encoder Pulse Ratio-kohdassa asetellaan kerroin yksikölle tuleville pulsseille. Software Limits -kohdassa asetellaan pehmorajat molempiin suuntiin. Kovat rajat johdotetaan ruuviliitosrimalle. Jos pehmoraja saavutetaan, syntyy virhe. Sallitut arvot
10 riippuvat Motor Limits -lehdellä aseteltavasta Pulse Rate -suhteesta. Arvohaarukka näkyy ikkunan alareunassa. Axis Mode valinnalla Infinite voidaan pehmorajat ohittaa esim. kelauskäytössä. Muutoin valinta on Normal. Origin-lehdellä valitaan määritetään kotipisteen hakemiseen liittyviä asioita Search Method eli kotirajan hakumetodi reverse mode, saavutettaessa kova päätyraja ennen kotirajaa, vaihdetaan hakusuunta. Tunnistettaessa kotiraja hidastetaan. Kun kotiraja on ohitettu, niin seuraava servovahvistimelta tuleva Z-pulssi pysäyttää haun ja asettaa kotipisteen. 1 Direction Mode suorittaa haun vain yhteen suuntaan. Saavutettaessa kova raja syntyy virhe. Kelauskäytössä, jos kotipistettä ei tarvita, voidaan valita Set Origin at power On Z-phase Detection Direction määrää kotipisteen tunnistussuunnan. Määrittää myös haun aloitussuunnan, jos valinta kohdassa Origin Search Start Direction on as phase Z- detection. Valinnalla Reverse suunta on päinvastainen. Decelaration Method valitsee kotipisteen haussa käytettävän anturin (kotiraja Prox/ päätyraja Use Limit...) Proximity Logic asetetaan vastaamaan kotiraja-anturin lähdön tyyppiä NO/NC
11 Decelaration Method on CW/CCW Method määrää pysäytymistavan ajettaessa päätyrajalle kotipisteen haussa. Wiring-lehdellä voidaan ottaa käyttöön johtotestaus. Tällöin käynnistyksessä syötetään määritelty määrä pulsseja. Paluupulssien määrää verrataan tähän.
12 1.1.5 Koordinaatti parametrit Ikkunassa asetellaan akselikohtaiset referenssi- ja työkoordinaatistojen nollapisteet Ikkunan alareunassa näkyy kohdistimen kohdalla olevan kentän arvon raja-arvot Reference Origin offset on poikkeama mekaanisesta nollapisteestä. Tämä on absoluuttikoordinaatisto WorkPiece Origin offset on taas poikkeama Reference Originista. Kätevä tapa on muuttaa tätä työkoordinaatiston nollapistettä G-kielisestä ohjelmasta (G51/G53), kun työstetään samaa kuviota, mutta eri kohdissa kappaletta. Ohjelmasta muutettu nollapiste ei muuta kuitenkaan tässä parametreissa muutettua arvoa.
1.1.6 Syöttönopeus parametrit Nämä ovat akselikohtaisia määrittelyjämaksiminopeudet PTP-, interpolaatio- sekä joggausajoille määritetään Feed Rates-lehdellä. Myös kotipisteen hakunopeudet ennen kotirajaa ja kotirajan tunnistuksen jälkeen määritetään. Maksiminopeus High Speed (SV) määritellään alakulman kaavalla ja se näkyy ikkunan alareunassa, kun kohdistin viedään High Speed-kenttään. High Speed arvon tulee olla suurin määritellyistä nopeuksista. Virheelliset nopeudet näkyvät punaisena. Arvot on korjattava tällöin alareunan arvohaarukkaan sopiviksi.
14 Acceleration-lehdellä asetellaan kiihdytys- ja hidastusramppien muoto, lineaarinen Trapezoid tai pyöristetty S-muotoinen ajat PTP- ja interpolaatioajoille. Määritelty aika on aika nollanopeudesta maksiminopeuteen kiihdytyksessä ja päinvastoin hidastuksessa Electronic Gearing-lehdellä määritetään pulssisuhde ulkoiselle MPG- tai enkooderiohjaukselle
15 1.1.7 Alueparametrit Kullekin akselille voidaan määritellä 8 aluetta Oletusasetuksena on, että nollapiste on ensin haettava, jotta aluebitit toimivat Kun akselin oloarvo on alueella, on vastaava aluebitti 1 Word Axis Bits Bit names n+22 X axis 08 to 15 Zone 1 Flag n+25 Y axis (bit 08) to Zone 8 Flag (bit 15)
16 1.1.8 Servoparametrit Servoparametrit ovat akselikohtaisia ja niitä päästään muuttamaan ikkunassa, joka avautuu pikapainikkeella Aseteltavia parametreja ovat: virhelaskurin varoitusarvo (käytä taajuusmuuttajakäytössä max.arvoa) paikoitus valmis -alue paikoitusluupin vahvistus (aseta sama arvo, kuin servovahvistimessa, Cn-1A) paikoitusluupin myötäkytketty vahvistus (käytä taajuusmuuttajakäytössä max.arvoa) välyksen korjaus, ottaa huomioon vaihdelaatikon välyksen. jarrulähtöjen kytkentä- ja katkaisuviiveet voidaan asetella myös
17 Y-AKSELIN PARAMETRIT 1.1.9 Laite parametrit
18
19
1.1.10 Syöttönopeus parametrit 20
1.1.11 Alueparametrit 21
22 1.1.12 Servoprametrit 1.2 Parametrien lataus MC-yksikköön Viimeistään parametrien asettelujen (ja kopioinnin toisille akseleille) on hyvä tallettaa projekti pikapainikkeella tai valikosta File/Save Project (As) Alaslatauksessa valittavien tiedostojen määrä riippuu siitä, missä kohtaa kohdistin on projektinhallintaikkunassa, kun Download-ikkuna avataan. Mikäli vain parametrit ladataan, valitaan ensin parameters projektinhallintaikkunasta sitten valikko Online/Download to MC tai pikapainike nyt vain Parameters on valittavissa Parametrit on talletettava myös Flash-muistiin, jotteivat ne häviä sähkökatkossa tai yksikön resetoinnissa. Tiedot haetaan käynnistyksessä sitten Flash-muistista yksikön sisäiseen muistiin. Parametrit astuvat voimaan sähkökatkon jälkeen.
23 1.2.1 Parametrien lataus MC-yksikköön vanhojen päälle Mikäli yksikköön on jo aiemmin ladattu parametrit ja ohjelma(t) ja muutetaan esim. taski-/ akselijakoja, niin voi olla tarpeen ensin tuhota ohjelmat virheiden välttämiseksi. Toiminto löytyy valikosta OnLine/Delete program. Tämän jälkeen kaikki tiedostot (All MC Files), vaikkei ohjelmia kenties vielä ole tehty), poltetaan Flash-muistiin sekä tehdään vielä sähkökatkos. Nyt yksikön tulisi olla virheetön. Ohjelmia voidaan sitten ladata myöhemmin. Ohjelmien voimaan astuminen ei vaadi sähkökatkoa Flash-muistiin voidaan kirjoittaa 100000 kertaa 1.3 Paikoitusdatan siirto (Positions) Yksiköllä on 2000 ns. A-muistipaikkaa (0 1999), joihin voidaan tallettaa paikoituspositioita ja -nopeuksia. A-muistipaikan arvo on 8-numeroinen. Muistipaikkoja voidaan kutsua G-ohjelmariveillä, esim. G01 XA0100 FA0101 muistipaikka A0100 määrää matkan ja A0101 nopeuden X-akselille Logiikasta voidaan muistipaikkoihin syöttää arvoja IOWR-käskyillä ja lukea arvoja IORD-käskyillä Yksi paikoituspositio varaa 3 logiikan sanaa ja samoin myös nopeus I sana (es. D0) määrää pilkun paikan II (D1) alemman 16 bit datan III (D2) ylemmän 16 bit data
24 1.4 G-kielinen ohjelmointi Uusi ohjelma lisätään projektiin valikosta File/New/Program ProgramX-ikkuna avautuu, johon ohjelma kirjoitetaan Oletuksena on automaattinen rivinumerointi, joten niitä ei tarvitse kirjoittaa 1.4.1 G-kielinen ohjelmointi G-koodireferenssit Referenssi-ikkuna G-koodeille avautuu pikapainikkeesta Valitaan Codes-ikkunasta koodi ja sille tarkempi selostus Details-lehdeltä
25 1.4.2 G-ohjelman kääntäminen, Compile Ohjelmien syntaksi tarkistetaan kääntämällä ohjelma valikosta Tools/Compile Ikkunan alaosaan tulee tulokset käännöksestä. Compile-ikkunasta nähdään käännetty ohjelma 1.4.3 Ohjelman muokkaaminen, Renumber Mikäli ohjelmaan lisätään uusia rivejä olemassa olevien rivien väliin, niin rivinumerointi menee sekaisin. Rivinumerot järjestetään uudestaan valikosta Tools/Renumber. Tällöin myös ohjelma käännetään. 1.5 Esimerkki G-kielisestä ohjelmasta Ensimmäisellä rivillä annetaan ohjelmanumero (p001). G00-koodilla annettaan akselien liikkumiskäsky (X-akseli liikkuu 100 mm ja Y-akseli 50 mm). G01-koodilla voidaan akselille määrittää siirtymän lisäksi nopeusohje. Nopeusohjeen on oltava salituissa rajoissa syöttönopeus parametrit-ikkunassa aseteltujen arvojen kanssa.
26 G04-koodilla asetetaan aika (s), jonka laite odottaa ennen seuraavan ohjelmarivin suorittamista. G26-koodilla laite palaa lähtöpaikkaan kotiin 0,0. G79-koodi on ohjelman lopetus. 1.6 Projektin osien vienti ja tuonti, Import/Export Tallennettaessa projekti luodaan vain yksi tiedosto *.mci Kuitenkin projektin osista voidaan tehdä omia tiedostoja (export), joita voidaan sitten hakea (import) toisiin projekteihin Tiedostotarkenteet ovat o parametrit *.mcq o positiot *.mca o ohjelmat *.mcp Tiedostojen talletus eli import tehdään valitsemalla ensin projektin osa, joka halutaan tallentaa, jonka jälkeen valitaan o valikko File/Export o pikapainike o pikavalikko valinnan kohdalla ja sieltä Export o ja talletetaan haluttuun paikkaan Tiedostoja tuotaessa valitaan MC-yksikkö, johon tiedostoja halutaan tuoda ja sitten Import- toiminto, kuten yllä Export-toimintokin.
27 2. CX-PROGRAMMER 2.1 Asetusten määrittäminen Alkuasetusten määrittelyt löytyvät CX-Programmer ja CX-Motion-ohjelman osalta Ojalan Villen syventävästä työstä OMRON SERVON YHTEYDEN LUOMINEN. 2.2 Ohjaussanan määrittäminen (CIO-kanavat MC:n ja logiikan CPU:n välillä) Ohjelmointi tapahtuu ohjelmallisesti siten,että ohjelmointioppaasta (omron servo ja positiointi, luku 5, sivut 165 261) katsotaan sana minkä bittiä ohjaamalla saadaan servo käyttäytmään halutusti ja ohjataan tätä bittiä logiikka ohjelmassa kuten lähtöä. Logiikassa olevan servokortin osoite (yksikön numero) on 3. Tämän perusteella servokortin ohjauksessa käytettvä sana-alue määräytyy seuraavasti: n = CIO 2000 + 10 * 3 (yksikön numero) = 2030 ensimmäinen muistipaikka Ylhäällä olevasta taulukosta katsotaan yksikön numeron (Unit # 3) kohdalta käytössä oleva CIO- muistialue, joka on 2030 2059. ESIM! Kuitataan häiriö pois päältä logiikan lähdöllä I 1.15 sulkeutuvalla koskettimella. Katsotaan ohjelmointioppaasta (omron servo ja positiointi, luku5, s.178) millä muistialueen osoitteella häiriö kuitataan. Häiriön kuittaus tapahtuu sanalla n, sen bitillä 14. Tämän perusteella ohjaussanaksi tulee 2030.14. Ohjaus tapahtuu nousevan reunan bitillä.
28 2.3 Symbolitaulu Name Type Address / value Error_MC221 BOOL 2040.14 Error_reset BOOL 2030.14 R1 BOOL 10.00 Y_serv_off BOOL 2039.10 Y_serv_lock BOOL 2039.09 Y_ser_on_FI BOOL 2055.02 Y_refer_org_FI BOOL 2055.00 Y_org_srch BOOL 2039.01 Y_no_org_FI BOOL 2055.03 Y_busy_FI BOOL 2055.01 XY_Serv_on BOOL 1.00 X_serv_off BOOL 2037.10 X_serv_lock BOOL 2037.09 X_ser_on_FI BOOL 2052.02 X_refer_org_FI BOOL 2052.00 X_org_srch BOOL 2037.01 X_no_org_FI BOOL 2052.03 X_busy_FI BOOL 2052.01 X_act_pos DINT 2050.00 tsk1_prg_cpled_fi BOOL 2045.05 tsk1_pause BOOL 2033.05 tsk1_manu_fi BOOL 2045.03 tsk1_error_fi BOOL 2045.00 tsk1_cycle_start BOOL 2033.02 tsk1_auto BOOL 2033.01 tsk1_auto_fi BOOL 2045.02
29 2.4 Servojen ohjaus logiikkaohjelmalla Seuraavia määrityksiä ja toimintoja tulee logiikkaan tehtävässä ohjelmassa ottaa huomioon, jotta robotin servomoottorit saadaan toimimaan hallitusti. Tällä ohjelmalla saadaan robotti toimimaan automaattiajolla, joka suorittaa CX-Motion -ohjelmassa tehdyn ohjelman, jota kutsutaan logiikassa tehdyssä ohjelmassa. 2.4.1Servon lukitus (Xakseli) 2.4.2 Servon lukitus (Y-akseli) 2.4.3 Servo pois päältä (X-akseli) 2.4.4 Servo pois päältä (Y-akseli)
30 2.4.5 Kotiinajo (X-akseli) 2.4.6 Kotiinajo (Y-akseli) 2.4.7 X ja Y-akseli automaatille 2.4.8 Ohjelmanumeron anto
31 2.4.9 Ohjelma suoritettu loppuun 2.4.10 Ohjelman käynnistys 2.4.11 Häiriön resetointi 2.4.12 Ohjelman lopetus