本文來源于：施家邦 工控邦
07.LMC078伺服控制系統中的LXM28S多圈位置溢出功能塊
LMC078控制系統與M262PLC系統中的LXM28S多圈位置溢出功能塊的編程思路有所不同，采用了兩個功能塊來實現多圈編碼器在溢出后進行位置補償，第一個是codesys提供的功能塊SMC3_PersistPositionSingleturn，第二個是編制了一個新的功能塊FB_OverFlowPositionRetore，這個功能塊用于位置恢復前的雙重驗證。
(1)LMC078伺服控制系統中的工作過程
SERCOS通信工作正常后，LMC078將LXM28S伺服編碼器位置值翻譯成以浮點數形式的軸的位置值時會出現問題，它不像M262那樣翻譯成一個固定的值，所以，筆者采用了另外的編程思路，新創建的功能塊FB_OverFlowPositionRetore先記錄斷電前的伺服編碼器位置和LMC078中的軸位置，上電后記錄伺服LXM28S的伺服位置，得到伺服軸位置的變化量，同時檢查在機器斷電期間是否發生了新的溢出，將位置變化值和溢出根據機械參數計算出總的位置補償值，當LXM28S伺服使能后，伺服軸處于靜止的情況下，與SMC3_PersistPositionSingleturn功能塊比較，偏差值小于一個很小的門檻值后，SMC3_PersistPositionSingleturn功能塊的位置補償值才被認為是正確的，如果大于這個門檻值，則輸出報警，這樣就保證了上電后LMC078中LXM28的軸位置值與機械位置保持正確的對應關系。
(2)SMC3_PersistPositionSingleturn功能塊說明
Codesys中對SMC3_PersistPositionSingleturn功能塊的說明，如圖7所示。
SMC3_PersistPositionSingleturn功能塊的位置補償是在LXM28通信正常后，伺服軸無使能條件下自動進行補償的，如果補償時電機軸發生了移動，會導致位置補償精度降低，甚至出現位置錯誤的情況。
圖7 SMC3_PersistPositionSingleturn功能塊的說明
(3)SMC3_PersistPositionSingleturn添加過程
在SoMachine軟件中 創建一個POU，在【輸入助手】中輸入SMC3_PersistPositionSingleturn，如圖8所示。
圖8 創建SMC3_PersistPositionSingleturn功能塊
Axis管腳輸入要保持位置的軸名稱，PersistentData管腳輸入在PersistentVars創建的用于保持軸位置的變量名，bEnable管腳設為true，usiNumberOfAbsoluteBits管腳輸入32，完成后程序如圖9所示。
圖9 SMC3_PersistPositionSingleturn功能塊
在PersistentVars創建的用于保持軸位置變量名，如圖10所示。
圖10 在PersistentVars創建斷電保持變量
最后在Motion task中調用persisPositionAxis的POU，完成編程。
(5)FB_OverFlowPositionRetore的管腳
LMC078伺服控制器中，溢出位置補償功能塊FB_OverFlowPositionRetore的管腳定義，如圖11所示。
圖11 管腳定義
(6)FB_OverFlowPositionRetore補償量的計算和編程
程序根據正轉和反轉兩種情況，同時考慮溢出，以電機的旋轉方向一直是正轉為例，沒有溢出時位置偏差等于當前位置反饋值減去斷電前的位置。
如果正向溢出，則用2147483647減去斷電前位置值，再加上當前位置值減去-2147483648，再使用機械參數計算出位置偏差。
如果發生反向溢出，使用斷電前的位置值減去-2147483648，再加上2147483647減去當前使能的位置值，調整符號后，再使用機械參數計算出位置偏差。
當電機的旋轉方向一直是反轉時，計算位置偏差值的方法與此類似，不再贅述，FB_OverFlowPositionRetore的程序和注釋，如圖12所示。
圖12 FB_OverFlowPositionRetore的程序和注釋
使用功能塊補償后，軸位置值在發生溢出后是可以正常保持的，值得注意的是A3軸的模值是120，所以0.00113到119.896跳動是正常的。HMI顯示的上電前的軸的位置值，如圖13所示。
圖13 上電前的軸的位置值
HMI顯示的上電后的軸的位置值，如圖14所示。
圖14 加入功能塊后斷電前后即使溢出位置依然保持
08.總 結
本文從提出問題、分析原因、到解決思路、方案論證、計算公式、伺服驅動器的調試和參數設置等諸多方面，詳細說明了創建客戶專屬的POU功能塊的設計方法、程序編制和管腳定義。掌握了這兩種LXM28S多圈電機位置溢出補償功能塊的原理之后，大家就可以參照此功能塊的編程思路在不同的網絡或平臺中進行調用和移植，例如LMC058的CANMotion和PacDrive3平臺。
LXM28S多圈電機位置溢出補償功能塊，在張江研發實驗室經過一個多月的測試后，又在多個客戶的現場進行了實驗，其中，江蘇常州客戶現場就運行了四個多月，證明了這個功能塊的開發是成功而且是十分有效的，讀者可以將這個FB功能塊程序中的軸配置的模值、每圈脈沖數、減速比的分子和分母，通過ifscaling.Scaling的成員變量來獲取，伺服軸的圈數等信息也可以全部在功能塊內完成，這樣功能塊的接口變量就會顯得簡潔。筆者保留了這些變量是為了方便大家跨平臺進行程序的移植，在倍福+LXM28E的伺服控制系統中，使用此功能塊的編程思路在東南區的客戶現場進行編程和調試，高效而實用。
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