February 28, 2019

Профили сервотерминалов MDP и DS

В среде Бекхофф есть два вида сервотерминалов EL72x1-000x. С одной стороны они совершенно одинаковые по электромеханическим параметрам; с другой стороны, они отличаются: во-первых, цифрой в модели, во-вторых, названием профиля: MDP742 или DS402. Что выбрать? Ответ можно найти в статье Profile MDP 742 or DS 402.

Профили относятся к стандарту CANopen. Для полной ясности, EL72x1 внутри себя сидит на шине CAN, данные которой транслируются дальше на шину EtherCAT. Профили определяют номера индексов/смещений, порядок/структуру параметров, а также ряд других свойств словарей объектов CAN. Оба профиля и MDP742, и DS402 содержат одинаковые наборы параметров, отличающиеся индексами и названиями параметров. Я бы такому заявлению про "одинаковость" сильно не доверял, поэтому и полез разбираться.

Вывод простой: оба профиля имеют одинаковый набор функций, но различаются доступом к ним, поэтому и работать с ними придется по разному. Правда TwinCAT сильно скрывает это. Сконфигурировав дерево проекта, на уровне переменных программы ПЛК, вы с параметрами CAN случайно уже не столкнетесь, только намеренно.

DS402 относится к стандарту IEC61800-7-200 (CiA402). Функционально — это то же самое и полностью совместимое вплоть до машины состояния. Поэтому единственная причина его наличия в прайслисте — это совместимость с чужим оборудованием или для работы в составе чужого оборудования.

Если же говорить о выборе между профилями, MDP742 (Modular Device Profile) — это стандартное представление набора параметров CoE объектов EtherCAT модулей Бекхофф. Именно с таким профилем терминалы поставляются с завода Бекхофф. Получается, что если специальные требования совместимости с DS402 отсутствуют и разработчику без разницы какие там параметры и в каком они порядке следуют, нужно выбирать MDP742. Иначе говоря, если вы не работаете напрямую с параметрами CAN — выбирайте MDP. Если вам все-равно — выбирайте MDP.

Вообще, профиль можно сменить, загрузив в сервотерминал другой профиль. После замены профиля необходимо обновить EEPROM, ESI и не забыть про двигатели. Так как описание объектов CoE и операционный образ (process data) профилей различаются, то необходимо также заменить в проекте XML профиль двигателей.

February 27, 2019

Быстрый стоп и как линковать биты и булы

Есть кнопка Пуск, а есть Стоп. На минуту представьте себе большую и толстую центрифугу, которая разгоняется в течении нескольких минут. Как прервать выполнение команды NC, когда команда все еще пытается, но еще не достигла результата?

Вообще, в большинство команд NC PTP встроен параметр BufferMode, позволяющий стыковать два задания или, проще говоря, создать плавный переход от одного задания к другому. В том числе и для MC_Halt (останов движения), который может быть вторым в цепочке заданий. К сожалению, проблему это не решает — момент остановки по прежнему непредсказуем, а выглядеть это будет, как заторможенная реакция системы на реакцию кнопки "стоп".

Если же вы смелы и отважны, и вас не пугает останов с последующим сбросом ошибки, то можно кое-как выкрутиться и с помощью MC_Halt, но как-то это всё не красиво и хочется нормального решения без ошибок. Давайте определимся с заданием — необходимо остановить "толстую" центрифугу из любого состояния: не мгновенный стоп за кратчайший промежуток времени, а просто быстрый останов без ошибок, из любого состояния системы, независимо от выполняемой команды и прочее, прочее, прочее.


Fast Axis Stop


Ситуация, в которой останов происходит как можно ранее и желательно быстрее, описана в справочной системе Fast Axis Stop. Правда, в статье не хватает описания некоторых возможных побочных эффектов. А всё потому, что их просто — нет! Всё, дальше можно не читать.

В настройках NC оси есть специальный параметр nState4 типа USINT (он же UINT8 или просто BYTE). Седьмой бит (7..0) этого параметра управляет быстрым остановом. Система у нас дискретная, поэтому перед работой можно и нужно определиться с типом управляющего сигнала: передний фронт, задний, активный/неактивный, отключено/не отключено, ... то есть как и когда будем "дергать" бит управления. Все это задается в настройках NC оси:


Быстрая остановка происходит из любого состояния системы. Не важно что там сейчас, в любое время разгона, торможения, работы, останова и вообще в любых других ситуациях. Работает останов даже в режиме электронного редуктора, когда происходит быстрый останов мастера, но(!) не ведомого: ведомый полностью игнорирует функцию быстрого останова и продолжает полностью подчиняться мастеру.


Линковка переменных


В программе необходимо завести переменную ввода-вывода, через которую будем управлять функцией быстрого останова. Для управления достаточно одноразрядной переменной типа BOOL. Затем связываем переменную с параметром NC: FastStop AT %Q* : BOOL;

Здесь появляется первый нюанс — два бита восьмиразрядного параметра nState4 уже связаны с какими-то там переменными. Вы не увидите этого, пока работаете с виртуальными осями и мгновенно столкнетесь, когда будете работать на реальном "железе". Для проверки я буду использовать дополнительные задачи Additional Tasks или просто Tasks в модном TwinCAT 3, но все-равно учту, что линковать нужно несколько переменных одновременно.

В ветке проекта Tasks, создаем дополнительную задачу с произвольным названием: Add new item... → TwinCAT Task With Image. Под веткой Output переменных создаем переменную типа BOOL или BIT. Позже попробуйте поэкспериментировать с многоразрядными типами типа BYTE или WORD: это тоже интересно в плане частичной линковки переменных и параметров.


Теперь нужно добраться до параметра nState4: Motion → SAF → Axes → Axis N → Drive → Inputs → In. Добавляем линк к трём параметрам сразу, и помогает нам в этом клавиша Ctrl, и ряд параметров фильтра переменных (Show Variables и Show Variable Types):


Главная проблема в том, что параметр nState4 типа BYTE (USINT, UINT8) и, следовательно, он восьмиразрядный, а нам от него нужен всего-лишь один бит. Поэтому при линковке параметров разного типа на экран вываливается специальный диалог Variable Type Mismatch (несовпадение типа переменной) и начинается диалог с разработчиком:


  • Size — размер переменной в битах.
  • Offset — смещение в битах от начала переменной (31..23..15..7..0). Обратите внимание, счет ведется от нуля, поэтому в счете фигурируют не восьмёрки, а семёрки.

  • Own Variable — переменная или параметр, в которую разработчик ткнул мышкой. Есть разница с какой переменной начинать.
  • Linked Variable — переменная, к которой мы будем приклеиваться.
  • Overlapped — перекрытие или сколько бит от переменной нужно взять. Не обязательно пристёгивать все разряды, можно ограничиться каким-то определенным числом разрядов.

nState4 — параметр длиной 8 разрядов. Для линковки с переменной FastStop нам нужен только 7-й разряд, соответственно, для WcState — необходим нулевой разряд, для InputToggle — первый бит. Что и отражено в колонке Offset строки Own Variable.

Картинка с Main.fastStop (правый-нижний угол) дана для наглядности. Именно так, оно бы выглядело в реальной программе.


Стоп с блокировкой


Для останова движения в NC PTP есть два вида функциональных блоков MC_Halt и MC_Stop. Первый просто понижает текущую скорость до нуля; второй же, блокирует все операции на оси до тех пор, пока ось не остановит движение, а затем будет ждать пока разработчик не снимет блокировку. Это надежно, но непонятно, как в этом случае поведет себя функция быстрого останова.

А поведет она себя — как обычно: прервет функцию и как-то по своему быстро остановит ось. И никаких ошибок. Первый график показывает обычный стоп с блокировкой оси:


Горб на правом склоне второго графика, живописно демонстрирует процесс быстрого останова.


Уголок антиквара


В TwinCAT 2 всё аналогично: