CNC是一种实现轨迹控制的运控功能，其目标不仅是对"起始点"和"目标点"的位置进行控制，还要求按照所期望的运动路径控制两点之间经过的轨迹。通过同时控制多个轴的运动，CNC使设备的运动部件能够按照所需的轨迹进行移动，并实现所需的加工操作。

　　CNC在许多典型的运动控制应用中得到广泛应用，包括图形雕刻、机床加工、机械手搬运、运动平台控制等。

图1

　　雷赛中大型PLC(MC系列、LC系列)均支持DIN66025-1标准的G-Code指令集，用户可以使用G-Code指令编写CNC轨迹程序。同时，它们也支持PLCopen规范的CNC运控功能，能够实现直角坐标系的平面直线/圆弧插补、空间直线/圆弧插补、螺旋线插补等，并支持最大8个辅助轴的跟随运动。

图2

　　Leadsys Studio提供SM3_CNC.library库，无需特别的附件，即具有CNC轨迹插补控制功能。下面以一个简单的例程演示如何使用其中的SMC_Interpolator等功能块，进行CNC直角坐标系的插补运算。

　　02.

　　程序编写

　　1.新建工程

　　打开LeadSys软件后，鼠标点击菜单中的“文件”-“新建工程”，选择“标准工程”，选择本地电脑硬盘上的存放PLC工程的位置，填写本工程的名称，如：CNCdirect，点击“确定”。

图3

　　进入下一个界面，随即选择PLC类型如：LC2048，再选择主程序PLC_PRG的编程语言(默认为ST)，请根据实际情况选择完成后点击“创建”，进入编程界面。

图4

　　2.创建NC程序

　　在目录树中右击“Application”，依次选择“添加对象”-“CNC程序”，填写程序名称如："Example"，并选择编译模式-点击“打开”进入编辑界面。

图5

　　注：在“Application“中CNC的属性里有三种编译模式(SMC_QutQueue;能直接被插补器使用,SMC_CNC_REF:需要使用SMC_NCDecoder识别，配合其他预处理功能，File:文件形式，需要使用SMC_ReadNCFile处理)，最终转换出来的数据类型都是SMC_OutQueue，然后再输入到路径预处理及插补器执行。

　　本示例中直接选用SMC_QutQueue编译模式后，在编辑区输入需执行的G代码程序，如下图所示：

图6

　　3.添加设备

　　右键单击目录树中的“SoftMotionGeneralAxisPool”，选择“添加设备”，打开如图7所示的界面，填写设备名称如：X_Drive，选取“虚拟驱动器”，点“添加设备”按钮即可。然后按此方法再添加1个虚拟轴如：Y_Drive。

　　以上步骤仅为例程演示，请根据实际情况添加设备到工程中。

图7

　　并设置轴的速度、加速度等参数

图8

　　4.新建程序

　　4.1 右键单击“PLC_PRG”添加一个名为"Ipo"的新CFC程序，同时配置一个适当的任务周期，本例程中设置的间隔为3毫秒。

　　4.2 调用MC_Power使能轴

图9

　　4.3 添加插补器SMC_Interpolator

　　经过编译解码之后G代码被PLC识别，PLC按照G代码描述的轨迹来分别控制各个轴动作。插补运行的典型POU就是完成这部分功能的，主要有插补运算功能块，坐标变换功能块以及轴位控制功能块，必须放在EtherCAT任务下执行。

　　SMC_Interpolator功能块将由GEOINFO对象定义的路径转换为离散化的路径点。

　　常用变量说明如下：

图10

　　4.4 添加反向和正向转换功能块，用于实现坐标转换和路径可视化

　　用户应用系统的坐标轴与G-Code程序轨迹坐标系的并不重合时，就需要进行平移、旋转坐标变换。

　　逆变换：SM_Trafo_Gantry2根据轨迹插补点的位置坐标，求得相关驱动轴的目标位置，用于进行轴的位置控制

图11

　　正变换：SM_Trafof_Gantry2根据相关驱动轴的位置，计算合成运动点的坐标，用于当前位置的显示，此处示例中的正变换功能块仅用于可视化。

图12

　　4.5 添加轴控功能块SMC_ControlAxisByPos

　　为了将运动控制指令正确发送到各轴，使用SMC_ControlAxisByPos功能块进行控制。该功能块的作用就是将fSetPostion的坐标，通过PDO写给指定的Axis，令轴驱动伺服运动到指定位置。

图13

　　4.6 程序如下图所示：

图14

　　变量表：

图15

　　03.

　　创建可视化界面

　　在目录树中右击“Application”，依次选择“添加对象”-“视图”，填写程序名称，如：“Visualization1”，点击打开后进入编辑界面。在可视化工具箱中选择“SMC_CNC”，筛选所需的可视化元素拖入编辑区，操作如下图所示：(此步骤在本例程中仅用于仿真演示模拟运行轨迹，实际编写时可自行选择是否创建)

图16

　　04.

　　编译运行，仿真演示

图17

END