运动控制系统软件原理及其标准功能块应用

作品简介

本书针对智能制造对运动控制软件功能的基本要求，全面论述其基础技术和知识，重点讲述PLCopen国际组织制定的运动控制软件功能规范的概念、原理和功能块。

全书共8章。第1章是运动控制系统的组成和PLC在智能制造中的定位。第2章是运动控制的理论基础。第3章论述PLCopen运动控制规范。第4章介绍运动控制规范规定的运动控制功能块。第5章描述运动控制的数据通信。第6章讨论运动控制应用问题。第7章是PLCopen运动控制规范的系统实现。第8章介绍西门子的Simotion系统。

本书可作为机械自动化、机电一体化等相关专业本科的教材，也是关注运动控制的工程技术人员的重要参考资料。

本书由彭瑜、何衍庆编著。

作品目录

• 前言
• 第1章 概述
• 1.1 运动控制系统的组成
• 1.1.1 运动控制和过程控制
• 1.1.2 运动控制系统的分类
• 1.1.3 运动控制系统的组成
• 1.1.4 运动控制技术的发展
• 1.1.5 运动控制技术的应用领域
• 1.2 PLC在智能制造中的定位
• 1.2.1《国家智能制造标准体系建设指南（2015年版）》的智能制造标准体系参考模型
• 1.2.2 德国工业4.0参考模型RAMI 4.0
• 1.2.3 美国国家标准化技术研究院的智能制造生态系统模型
• 1.2.4 日本工业价值链参考模型IVI
• 1.2.5 PLC在智能制造系统中的定位
• 1.2.6 标准化在智能制造中的重要作用
• 1.2.7 智能制造对运动控制的要求和运动控制的发展趋势
• 1.3 运动控制技术基础
• 1.3.1 机械系统
• 1.3.2 电气控制系统
• 1.3.3 控制基础
• 1.3.4 计算机编程基础
• 第2章 运动控制的理论基础
• 2.1 运动控制问题
• 2.1.1 第一类运动控制问题
• 2.1.2 第二类运动控制问题
• 2.2 运动控制系统的基本原理
• 2.2.1 坐标系和坐标变换
• 2.2.2 插补技术
• 2.2.3 S轮廓曲线和配置文件
• 2.2.4 位置运动学和动力学方程
• 2.2.5 电机控制技术
• 2.2.6 传动和控制技术
• 2.2.7 检测技术
• 第3章 PLCopen运动控制规范
• 3.1 PLCopen规范概述
• 3.1.1 PLCopen运动控制规范的特点
• 3.1.2 PLCopen运动控制功能块的概念和模型
• 3.1.3 管理类运动控制功能块和运动类运动控制功能块
• 3.1.4 边沿触发功能块和电平控制功能块
• 3.2 状态图
• 3.2.1 单轴运动控制的状态图
• 3.2.2 轴组运动控制的状态图
• 3.2.3 单轴和轴组状态图的关系
• 3.2.4 运动控制功能块的状态图及其实现示例
• 3.3 功能块接口
• 3.3.1 标准规范定义的数据类型
• 3.3.2 功能块接口的一般规则
• 3.3.3 出错处理
• 3.4 中止模式和混成模式
• 3.4.1 单轴的缓冲模式
• 3.4.2 轴组的缓冲模式
• 3.4.3 轴组的过渡模式和协调运动
• 3.4.4 电子凸轮和电子齿轮
• 第4章 运动控制功能块
• 4.1 单轴运动控制的管理类功能块
• 4.1.1 MC_Power
• 4.1.2 MC_ReadStatus和MC_ReadMotionState
• 4.1.3 MC_ReadAxisError和MC_ReadAxisInfo
• 4.1.4 MC_ReadParameter和MC_ReadBoolParameter
• 4.1.5 MC_WriteParameter和MC_WriteBoolParameter
• 4.1.6 MC_ReadDigitalInput
• 4.1.7 MC_ReadDigitalOutput和MC_WriteDigitalOutput
• 4.1.8 MC_ReadActualPosition、MC_ReadActualVelocity和MC_ReadActualTorque
• 4.1.9 MC_SetPosition和MC_SetOverride
• 4.1.10 MC_TouchProbe和MC_AbortTrigger
• 4.1.11 MC_DigitalCamSwitch
• 4.1.12 MC_Reset
• 4.1.13 MC_HaltSuperimposed
• 4.1.14 MC_LimitLoad和MC_LimitMotion
• 4.2 单轴运动控制的运动类功能块
• 4.2.1 MC_Home
• 4.2.2 MC_Stop和MC_Halt
• 4.2.3 MC_MoveAbsolute、MC_MoveRelative、MC_MoveAdditive和MC_MoveSupperimposed
• 4.2.4 MC_MoveContiAbsolute和MC_MoveContiRelative
• 4.2.5 MC_MoveVelocity
• 4.2.6 MC_TorqueControl和MC_LoadControl
• 4.2.7 MC_PositionProfile、MC_VelocityProfile、MC_AccelerationProfile和MC_LoadProfile
• 4.2.8 MC_LoadSuperImposed
• 4.3 多轴运动控制功能块
• 4.3.1 多轴运动控制的管理类功能块MC_CamTableSelect
• 4.3.2 多轴运动控制的运动类功能块
• 4.4 协调运动控制功能块
• 4.4.1 协调管理类运动控制功能块
• 4.4.2 协调运动类运动控制功能块
• 4.5 同步运动控制功能块
• 4.5.1 MC_SyncAxisToGroup
• 4.5.2 MC_SyncGroupToAxis
• 4.5.3 MC_TrackConveyorBelt
• 4.5.4 MC_TrackRotaryTable
• 4.6 原点定位运动控制功能块
• 4.6.1 MC_StepAbsoluteSwitch
• 4.6.2 MC_StepLimitSwitch
• 4.6.3 MC_StepBlock
• 4.6.4 MC_StepReferencePulse
• 4.6.5 MC_StepDistanceCoded
• 4.6.6 MC_HomeDirect
• 4.6.7 MC_HomeAbsolute
• 4.6.8 MC_FinishHoming
• 4.6.9 MC_StepRefFlySwitch
• 4.6.10 MC_StepRefFlyRefPulse
• 4.6.11 MC_AbortPsHoming
• 4.6.12 实际应用的原点定位模式
• 4.7 安全运动
• 4.7.1 安全运动监视功能概述
• 4.7.2 安全运动监控功能的示例
• 第5章 运动控制的数据通信
• 5.1 运动控制实时数据通信的基本概念
• 5.1.1 确定性联网的基本概念
• 5.1.2 运动控制对实时通信的要求
• 5.1.3 现场总线和工业以太网实时性问题
• 5.1.4 与运动控制相关的工业以太网性能比较
• 5.2 PLC的通信
• 5.2.1 网络拓扑结构
• 5.2.2 典型可编程逻辑控制器网络系统
• 5.2.3 OPC UA实现数据通信
• 第6章 运动控制应用
• 6.1 贴标机的应用
• 6.1.1 平面贴标机
• 6.1.2 卧式贴标机
• 6.2 仓储系统的应用
• 6.2.1 控制要求
• 6.2.2 简单方法的实现
• 6.2.3 协调运动方法的实现
• 6.3 点位运动控制
• 6.3.1 控制要求
• 6.3.2 点位控制功能块的编程
• 6.4 飞剪过程的控制
• 6.4.1 控制要求
• 6.4.2 控制程序
• 6.5 包装机械的控制
• 6.5.1 PackML
• 6.5.2 收卷过程的功能块
• 第7章 PLCopen运动控制规范的系统实现
• 7.1 ISG的运动控制平台ISG Kernel
• 7.1.1 运动控制平台ISG-MCP
• 7.1.2 PLCopen运动控制功能块库McpPLCopenBase
• 7.1.3 运动控制系统的实现示例
• 7.2 施耐德SoMachine系统
• 7.2.1 系统简介
• 7.2.2 应用示例
• 7.3 欧姆龙Sysmac Studio系统
• 7.3.1 系统简介
• 7.3.2 应用示例
• 第8章 西门子运动控制系统
• 8.1 系统简介
• 8.1.1 概述
• 8.1.2 硬件简介
• 8.1.3 软件简介
• 8.2 工艺包和工艺对象
• 8.2.1 工艺包和工艺对象
• 8.2.2 运动控制功能块
• 8.3 位置控制和伺服驱动
• 8.3.1 位置控制
• 8.3.2 伺服控制
• 参考文献