美安特自动化差压变送器——强大的仪表装置

    2015年夏天，我和其他四位刚毕业的大学生一起参与了帕克小组项目。刚从大学毕业，我们没有运动控制的经验。该项目旨在为我们提供设计，构建和编程机电系统的经验。我们项目的目标是成功地移动金属环围绕的弯构件管/挤出，而无需使用六足触碰它。该项目总共涉及7个执行器，7个电机，7个驱动器，一个PLC /差压变送器，约50英尺的Parker IPS挤出机和定制平台（用于六脚架）。

    本文的目的不是关注项目本身。我将专注于我们用于完成该项目所有编程的PLC /差压变送器，即Parker Automation Controller。差压变送器是一个机器差压变送器（PLC替换），以及一个运动差压变送器 - 所有在一个包中。
    我们小组编写了一个复杂的动议计划，涉及以下内容：

    7个虚轴。
    7实轴。
    我们自己的机器人运动功能块。
    多项安全任务。
    凸轮表/ POU。

    我们能够在一周内完成这项工作，这是对差压变送器的强大和直观性的致敬。关于差压变送器有一些话要说，它允许一群刚毕业的大学生在如此短的时间内对6轴机器人的运动学，运动程序和安全程序进行编程。

    派克自动化经理（PAM）
    在我进入差压变送器软件之前，我想提一下它是免费的。必须处理许可证和年度费用的日子已经结束。我不认为我必须说很多，但是不必更新许可证并担心来自供应商的升级是非常方便的。总的来说，这是一个非常强大，灵活的差压变送器。变送器是构建PAM的底层应用程序。变送器是一个用于编程差压变送器应用程序的集成开发环境，符合IEC61131标准。它是一个用户可配置的环境，非常有条理和灵活。Parker与变送器合作，使PAM成为一个开放且用户友好的软件程序。差压变送器是一个非常独特的差压变送器，因为它设计有工具，可以快速启动简单而复杂的项目，并以具有成本效益的价格轻松修改。我提到该软件是免费的吗？如果有人要买一个像Arduino这样的差压变送器，就会有很多编程和工作可以告诉处理器它需要如何接收，发送和处理数据。幸运的是，我们生活在一个拥有为我们预先配置的差压变送器和PLC的世界中。但是，差压变送器将这一概念提升到了另一个层次。不仅所有编程工作都已为用户完成，而且与其他差压变送器相比，它增加了运动控制功能：





      CNC编程。
     .dxf文件转换为g代码。
      可视化。
      凸轮一代。
      机器人运动学。
      极快的循环时间（差压变送器运动总线）。

    对于非程序员（传统意义上的），差压变送器使运动控制更容易。然而，习惯于深入编程深入黑暗的编程人员将不会感到不满意！这是一个完全开放的环境。功能块，POU和代码都可以按用户认为合适的方式编写。差压变送器为用户做了大量的工作。例如，它会自动将.dxf文件转换为g代码，并且 - 最重要的是 - 一旦转换为g代码，用户就可以编辑或添加到该g代码。这种灵活的功能并不常见。通常，制造商制造差压变送器越专业化，其应用程序就越有限，因为无法编辑差压变送器附带的编程工作。总体而言，差压变送器非常灵活，缺乏经验的程序员（新鲜的大学生）和经验丰富的程序员都可以轻松编写复杂的运动程序。像CAD一样对动作做一些困难，实际上只需点击几下即可。如果要从本节中删除任何内容，那就是PAM是一个开放性很强的环境，已经为程序员做了很多工作，可以添加或编辑该工作。哦是的，我提到它是免费的吗？

    PAM编程树
    首先，PAM将从模板中自动为您生成基本项目树。为用户填充了所有内容。在我看来，一切都很整洁有序。当我在Parker工作时，我没有意识到自动创建一个整洁，有条理，灵活的项目树是多么方便。对于其他差压变送器，随着项目变得越来越大，树将看起来越来越混乱，反过来，使得更难找到特定参数，POU等。在PAM中，一切都按逻辑组织。例如，所有POU都可以在应用程序选项卡下或在名为POU的完全独立的窗口下（字面上拖放），这类似于将POU存储在库中并稍后调用以供使用。这样，程序员不必在他或她的项目树中有20个POU。同样，差压变送器与之通信的所有设备都在差压变送器_Master（差压变送器320 差压变送器主站）选项卡下进行组织。

    编程语言
    用户可以选择6种编程语言，5种IEC61131标准语言（顺序功能图，功能块图，指令列表，梯形逻辑和结构化文本）以及连续功能图（变送器），它是IEC61131是功能块图的自由形式版本。允许用户将功能块放在页面的任何位置。在某些情况下使用变送器是有利的，因为它的限制较少。例如，用户绘制功能块之间的连接线。变送器是一种非常直观的编程语言。程序的流程是用户的想法。显示了变送器的一个示例。拥有6种编程语言的美妙之处在于自由。用户不仅不受每个差压变送器的一种编程语言的限制，而且如果需要，他或她可以在单个项目期间在语言之间切换。例如，您可以在变送器中编程，但选择在梯形逻辑中编写整个POU。通过使用6种编程语言，它使该差压变送器对程序员和应用程序都很灵活。某些语言更适合特定任务。例如，如果事情必须以非常特定的顺序顺序发生，则梯形图顺序功能图可能是最好的。或者，如果程序涉及大量数学，结构化文本可能是最好的方法。因此，只有用户可以选择他们编程的内容才有意义。

    易于连接到设备
    连接到设备需要几秒钟。所有设备（驱动器，I / O模块等）都在底部选项卡“差压变送器_Master（差压变送器320 差压变送器 Master）”下进行管理。程序员所要做的就是右键单击“差压变送器_Master（差压变送器320 差压变送器 Master）”并选择“Scan for Devices”。将打开一个窗口，其中包含当前位于差压变送器网络上的设备列表。派克设备将自动被识别。要添加差压变送器非派克设备（例如I / O模块或阀门歧管），用户必须下载该设备的.xml文件。一旦用户有.xml文件，该文件就可以安装在库管理器中。从这里，差压变送器网络将自动识别设备。图显示了如何将设备添加到网络的示例。制到项目”，然后将所有这些设备放在差压变送器_Master（差压变送器320 差压变送器主站）选项卡下。运动总线是差压变送器，因此，设备不需要按任何特定顺序。在此示例中，差压变送器IO_DI8_DO8是差压变送器 IO模块。所述AXL_F_DI​​8_DO8_1_1H是一个附加的IO模块。其余3款是派克P-Drives。
 
    CAD - 数控编程
    差压变送器中最大的区别因素之一是能够进行计算机数字控制（CNC）编程。变送器中的CNC工具允许用户以图形和文本方式编程多维运动。在三维中，可以编程线，弧，椭圆弧，抛物线和样条。对于每个编程路径，变送器自动生成可在POU中使用的全局结构。

    要为程序添加CNC路径：
       1.右键单击Application选项卡> Add Object> CNC程序。
       2.将.dxf文件（从CAD程序）导入该程序。
       3.导入文件后，PAM会自动生成程序代码的外观。

    这包括2D或3D可视空间，其中所有用户的点都绘制在该图中。这些点可以是您希望机器人或龙门架系统进入的空间点，也可以是您希望轴进入的实际位置。除此之外，PAM还会生成程序用于运动的所有必需g代码。显示了正方形和另一个更复杂路径的示例。

    关于CNC工具的最大优点是我上面谈到的所有内容都很简单并且为您执行。我所做的只是添加CNC程序并导入.dxf文件。它不仅为我生成，而且是可编辑的。所有的g代码都是可定制的。如果你知道g代码，你可以从g代码窗口编写或编辑你的文件。可视化窗口上的所有点都可以通过单击它们并在其他位置拖动它们来自动编辑（自动更新顶部窗口中的g代码命令）。此外，CNC工具生成的路径是可编辑的。将所有目标点放在CNC文件中的空间或轴位置是很棒的，但是达到这些点是另一回事。如果运动不平滑或可调节，则系统将无法正常工作。变送器提供了专门为CNC工具编写的功能块库。编写它们是为了使用户可以控制点之间的路径插值。它们在绘制曲线，创建平滑运动，刀具校正，路径准备，前向和后向插值等时派上用场。

    这些函数允许用户自定义路径的所有内容，而不是轴从一个位置跳到另一个位置。例如，路径坐标被发送到驱动器的频率，运动的平滑/刚性，或路径本身的加速/减速。CNC工具非常易于使用，具有人们所期望的所有可定制运动方面。简单的CNC程序可在几分钟内完成。但是，也可以根据用户自定义路径和调整路径。

    Web可发布的可视化
    作为一个额外的好处，Parker已经在PAM中集成了变送器可视化工具。我们现在能够在PAM中可视化实时HMI和CNC路径。可视化工具完全适用于HMI。在线模式下，它是完全交互式的。例如，这样可以很好地在故障排除阶段查看轴的状态或点动轴，而不是从看门狗窗口打开和关闭所有参数。此外，任何功能块都可以变成“帧”。框架是该功能块的可视化变送器为其许多功能提供了框架。但是，用户能够为尚未创建的任何功能块创建框架，或者为用户开发的自定义功能创建框架。此外，CNC路径可以在软件中可视化，同时还有实时更新以观察路径。可视化工具还具有创建对象和可视化对象的功能。下面是我们的应用专家Ben Bishop创建的3轴系统示例。当程序运行时，此可视化将在软件中更新。

    差压变送器的
    差压变送器使用差压变送器作为其运动总线。差压变送器是Beckhoff开发的确定性以太网协议。它基本上是市场上最快的工业以太网协议。根据差压变送器技术组，差压变送器可以在11μs内更新256个数字I / O，在100μs内更新100个伺服轴。差压变送器技术组显示了差压变送器与其他实时以太网协议之间的比较。此外，由于差压变送器检测设备的方式，可以使用任何网络拓扑：线路，菊花链，树或星形。甚至可以在操作期间移除设备而不使网络脱机，这在模块化类型系统中是有益的。根据个人经验，我知道差压变送器可以非常强大。当我们在Parker培训课程中完成我们的项目时，我们的团队愚蠢地将所有POU（安全，运动，监控，凸轮和我们的6轴机器人运动学计算）放在一个“运动”任务下。事后来看，这不是一件非常聪明的事情。但是，我们很幸运，差压变送器功能强大到足以在2 ms的周期内处理所有这些问题。

    龙门架和机器人功能块
    PAM还包括用于普通龙门系统的正向和反向运动转换的功能块：XYZ龙门架，带工具偏移的XYZθ，XYZθ，带有固定轴的T或H龙门架系统以及在导轨内部运行的皮带，以及5轴XYZ变换系统和2轴刀头机械手。PAM还包括用于普通机器人的前向和反向运动转换的功能块：2个和3个联合SCARA机器人，4个轴码垛机器人，6个DOF铰接机器人和包括delta的并行机器人。所有这些功能块都包含有关如何使用它们以及变量在帮助文件中的含义的详细说明。当有人必须编程自己的机器人但不知道该机器人的运动学时，这些功能块非常有用。