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TwinCAT CNC简明教程（PDF版）.pdf

发布时间：2022-06-06 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：6.06M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    TwinCAT CNC简明调试教程
    前 言
    0.1 本书读者对象
    0.2 本书的主要内容
    0.3 版本说明
    0.4 勘误表
    0.5 感谢
    第一章 TwinCAT CNC系统概述
    概述：
    一、控制硬件要求
    二、 控制软件
    三、 CNC软件介绍
    四、 CNC性能指标
    五、系统硬件组成
    本章总结：
    第二章 TwinCAT CNC系统软件安装操作
    概述：
    一、 TwinCAT NCI 软件安装
    二、TwinCAT CNC软件插件
    CNC软件安装：
    三、CNC软件更新
    四、CNC软件界面HMIPRO介绍
    五、报警信息编辑操作
    六、CAM软件
    本章总结：
    第三章 TwinCAT CNC系统编程指令
    概述：
    一、NC代码介绍
    二、G代码介绍
    1、范例程序
    2、G代码模式
    3、G代码功能符
    三、G代码插补指令
    1、快速定位指令G00
    2、直线插补指令G01
    2、圆弧插补指令G02\G03
    3、螺旋线插补
    4、各轴寻参考点G74
    四、坐标值与尺寸
    1、英制和公制单位选择G70/G71
    2、绝对模式和增量模式G90-G91
    五、坐标系偏置指令
    1、平面选择G17、G18、G19
    2、坐标系偏置指令G92
    3、坐标系偏置G53-G59/G159
    六、G代码特殊功能指令
    1、延时功能G04||#TIME
    2、刀具补偿功能
    3、前馈控制功能G135/G136/G137
    4、快速移动速度权重G129
    5、加速度权重G130/G131
    6、Jerk上升时间G132\G133\G134
    7、测量功能G100/G310/G101/G102
    8、G代码子程序G80-G89\G800-G819
    七、G代码循环语句
    八、辅助功能M函数
    九、特殊功能符
    十、附加功能
    十一：变量设定
    十二、PLC OPEN 功能
    十三、附加的轴功能
    第四章 TwinCAT CNC配置文件
    概述：
    CNC配置介绍：
    一、CNC-Task GEO
    1、TASK
    2、HLI
    3、Startup
    4、Default SDA
    5、Manual MDS
    6、ONLINE
    二、CNC-Task SDA
    1、CNC-Task SDA的通讯端口为552；
    2、对NC程序预读，路径规划；
    3、优先级低于CNC-Task GEO。
    三、CNC-Task COM
    1、CNC-Task COM通讯端口为553；
    2、处理CNC通道与外部接口通讯；
    3、这个TASK管理所有的ADS通讯。
    四、Channel参数
    概述：
    1、General
    2、SDA Para参数
    3、坐标系偏置
    4、夹具位置偏置
    5、VE变量
    6、Online：在线操作
    7、Param List：VE变量显示修改；
    五、轴参数
    概述
    1、默认参数
    2、添加一个CNC轴
    3、General
    4、Configuration
    5、Parameter
    6、Compensation螺距补偿表格
    7、input
    8、output
    9、Online在线监控
    10、Param List
    本章总结：
    第五章 TwinCAT CNC工程PLC基础程序
    概述：
    PLC程序介绍：
    一、MAIN主程序
    二、报警信息显示
    第一部分代码：
    第二部分：
    第三部分：
    三、初始化程序
    涉及程序框架部分包括如下子程序
    CNC功能开启介绍：
    四、轴使能设置
    程序：
    程序注释
    涉及程序框架部分包括如下子程序
    五、手动操作
    手动模式类型：
    初始设定为手动模式:
    选择手动轴:
    快慢速设定:
    手动速度:
    寸动距离设定:
    手动操作：
    涉及程序框架部分包括如下子程序
    涉及到的轴命令、状态：
    六、通道设置
    1）CNC报警处理
    2）倍率设定
    3）bolock search程序NC代码行号查询
    4）手动操作
    5）CNC通道接口
    1）模式相关
    2）CNC状态
    3）操作相关
    4）特殊功能
    涉及到的通道参数
    涉及程序框架部分包括如下子程序
    特殊模式：
    MHT函数：
    读取HLI信息:
    功能块查找：
    控制模式：
    控制复位：
    写入功能块序号：
    读取功能块序号：
    手动模式：
    本章总结：
    第六章 TwinCAT CNC工程特殊功能介绍
    概述
    功能介绍
    一、CNC系统轴回参操作
    1、虚拟轴回参
    2、增量编码器轴回参：
    1）CNC轴回参方式：
    2）实际配置轴参数设置：
    3）回参PLC设置原点设置：
    4）回参NC代码调用归原点
    3、绝对值编码器轴回参
    1）配置文件设定
    2）PLC程序设定
    4、轴参数
    本节总结：
    二、CNC系统龙门轴设定
    概述：
    龙门轴说明：
    1、Mechanical Gantry设置：
    1）示意图：
    2）性能特点：
    3）轴参数设置：
    2、SOFT GANTRY设置：
    1）示意图：
    2）性能特点：
    3）宏指令使用：
    三、CNC系统MH函数调用
    概述：
    1、CNC的配置参数说明：
    1、M/H函数在PLC程序中引用：
    2、M/H 函数的类型：
    3、典型的参数配置举例：
    通过System Manager开启M/H函数。
    G代码使用M函数：
    提前输出M函数：
    例程四：H函数常规使用方法
    四、CNC系统V.E变量使用
    概述：
    4.1内存区域设定
    4.2配置VE变量
    4.3 PLC程序使用
    4.4 CNC程序使用：
    五、CNC系统中的区域保护功能
    概述
    1、机床工作/保护区域
    2、机床工作/保护区域实现机制
    （一）区域定义代码：
    （二）工作区域定义：
    （三）保护区域：
    （四）调用/关闭/清除区域：
    本章总结：
    六、坐标系变换功能
    概述
    1、机床坐标系
    2、机床坐标系变换实现机制
    （一）位置偏移：XYZ各轴位置偏移
    （二）角度偏移：XYZ各轴坐标系角度偏移
    本章总结：
    七、测量探针功能
    概述
    1、测量模式定义
    2、测量模式选择
    3、测量模式说明
    3.1 G100类型一----多轴测量
    3.2 G100类型二----单轴测量
    3.3 G100类型三----执行到目标位置
    3.4 G100类型四----基础坐标轴测量功能
    3.5 G310类型五、六
    3.6 G100类型七
    3.7 与测量功能相关的轴、通道参数
    3.8 与测量功能相关的V.A变量
    八、子程序功能
    概述
    1、初始子程序
    2、G代码子程序
    3、本地子程序
    4、全局子程序:
    5、变量调用程序
    6、循环子程序
    九、变量
    概述：
    常用语法：
    轴号定义：
    变量应用举例:
    1、VA变量
    2、V.SPDL
    3、V.G全局变量
    概述：
    1、V.G.变量：
    2、V.G.WZ[j]变量
    3、V.G. WZ_AKT /T_AKT/ D_AKT变量
    概述：
    V.G.T_AKT/ D_AKT
    V.G. WZ_AKT
    WZ_INFO[i]参数
    V.G.WZR/WZL参数
    V.G.坐标偏置
    V.G.坐标偏置
    V.G.< AX_LINK >耦合功能
    V.G.< ROTATION>旋转坐标系
    V.G.< WCS_POSLIMIT >
    V.G.
    V.G.
    V.G.SPEED_LIMIT参数
    V.G.子程序相关
    4、自定义变量
    概述:
    变量声明语法：
    程序实例：
    变量删除语法：
    程序实例：
    特殊语法使用：
    程序实例：
    5、V.P.全局变量，执行程序结束失效
    概述：
    V.P..变量语法：
    V.P..变量程序示例：
    V.P…变量有效范围：
    6、V.S.全局变量，执行程序结束仍然有效
    概述：
    V.S…变量语法：
    V.S…示例程序：
    V.S…变量有效范围：
    7、V.L.局部变量，执行程序结束后失效
    概述：
    V.L…变量语法：
    V.L…变量程序示例：
    V.L…变量的有效范围：
    8、V.E.外部变量
    概述：
    V.E…外部变量结构
    V.E…变量程序示例：
    十、NC代码循环语句
    概述：
    常用语法：
    1、$IF指令
    2、$SWITCH
    3、$GOTO
    4、$FOR
    5、$WHILE
    6、$DO
    7、$REPEAT
    8、$BREAK
    9、$CONTINUE
    附录一：
    CNC软件更新
    更新补丁方法如下：
    1、解压缩TcISG 1506e.01文件。
    2、将解压文件夹中的【ahmi_ads.exe】复制到TWINCAT软件安装位置的C:\TwinCAT\Cnc Tools。
    3、将解压文件中的【TcISG.sys】复制到TWINCAT软件位置C:\TwinCAT\Driver位置。
    4、将解压文件夹中的【***.lib】文件复制到TWINCAT软件安装位置的C:\TwinCAT\Plc\Lib。
    5、将解压文件中的【tccncerrors】复制到TWINCAT软件安装位置的C:\TwinCAT\Resource。
    6、将以上内容复制替代完成后，重新启动TWINCAT软件。
    7、完成CNC文件更新！
    附录二：
    HMIPRO界面介绍
    系统画面
    1、登陆界面
    2、功能显示：
    3、功能操作：显示当前的机床的工作倍率，并可通过按键进行倍率加减操作，
    4、进给速度显示：显示X、Y轴当前合成路径速度（单位M/MIN）；
    5、主轴速度、位置显示：
    6、功能显示：显示当前运行M、G代码信息；
    7、示教功能：
    8、功能操作：系统伺服驱动设备使能上电；
    9、单步执行：选中单步按键后，按下开始之后，G代码执行一行。
    10、操作按键功能说明：
    系统操作：
    自动模式：
    1）选择G代码文件：
    2）编辑当前G代码
    手动模式：
    1）模式选择：联动模式以及寸动模式切换。
    2）快慢速选择：
    3）手动操作界面
    半自动模式：
    回参模式：
    机械参数
    监控参数：
    手动画面
    用户管理
    用户账号设定
    应用参数使用用户级别
    切换账户
    附录三
    报警信息编辑操作
    1、设置Event Configuration文件
    2、保存配置的报警文件
    3、激活配置的报警信息
    4、显示报警信息
    附页四：德语对应翻译
    通道参数
    轴参数
    附页五：数控机床常用术语
    数控机床技术常用术语
    数控功能
    控制模式
    精度指标
    常用词语
    附录六：CNC通道参数
    附录七：CNC轴参数列表
    参考文献
    TwinCAT CNC 简明调试教程 Version 2.0 毕孚自动化设备贸易（上海）有限公司 系统应用部 史晓云 2014 年 05 月 本文纯属个人经验，非 Beckhoff 公司正式放行，如有疑问，请直接联系作者
    TwinCAT CNC 系统简明调试教程 前 言 随着科学技术的发展，制造技术有了深刻的变化。在制造领域，尤其是金属加工领 域，数控技术已经带来了革命性的影响。传统的 NC 系统使用固定的逻辑单元控制程序， 不能够由程序员或者机床操作人员更改，可以称为硬连接，新的数控技术 CNC 系统可 以由程序员通过控制系统进行程序修改，这突破了传统机床对于高效率、高质量、多 样化的发展桎梏，数控技术对于制造业也影响逐渐扩大。随着计算机计算的发展，数 控技术也得到了一次新的革命，从画面显示单元、逻辑控制单元、运动控制单元各自 独立的控制架构集成在以微软操作系统为平台的一体式控制。提高了计算机的 CPU 利 用率，更加灵活、便捷的实现画面修改、运动分解等工作。 以倍福为代表的软控制系统，基于微软操作系统的控制架构，具有了灵活、易操作 的基础优势。从简单地逻辑控制到复杂的 CNC 数控技术都秉承了这样的天赋。以机床 发展为例，PLC 继电器控制、点位控制的 NC PTP、简单凸轮齿轮的 NC PTP、中型数控 技术的 NCI（三轴插补，五轴联动）、大型的数控技术 CNC 系统。 大型的数控技术 CNC 系统是金属加工行业的技术平台，是一套标准的 CNC 系统， 本身 CNC 代码遵循 DIN66025 的标准。可以实现多轴插补、空间变换、坐标机械人、DELTA 机器人、关机机械臂等复杂的空间轨迹变换。基于开放的 windows 平台，个人性化的 界面，组成了有别于基于硬件的软 CNC 系统。基于倍福 CNC 系统的开发的机床系统包 括铣床、车床、冲床、激光切割机床、火焰切割机床、水切割机床、磨床、剪板机床 以及各种木工机械等非金属加工机床等。 倍福 CNC 系统的学习包含两部分：TWinCAT PLC 程序的学习，即逻辑控制部分的学 习；CNC 系统部分学习，包含 G 代码学习以及 CNC 与 PLC 接口部分学习。有条件建议 部分高级语言 Visual Studio C#学习。 本手册纯属个人知识总结，内容难免存在错误或者不妥之处，如有错误，恳请批评 指正。 1
    TwinCAT CNC 系统简明调试教程 0.1 本书读者对象 本书的目的是帮助您快速掌握以 TwinCAT 基础的软 CNC 运动控制系统的使用。对于 CNC 系统的使用需要您掌握 TwinCAT PLC 以及 TwinCAT NC PTP 的编程应用，并具备 CNC 系 统的基础知识。本书在附录表中对于机床系统专业术语做了部分总结，便于学习。 本书适于以下情况：  对于 TwinCAT CNC 系统的初学者。 TwinCAT CNC 系统的初学者，CNC 系统涵盖了 TwinCAT 系统中的 PLC、NC PTP、CNC 系统，可以全面的学习运动控制涉及的从简单逻辑控制到初级点到点控制到复杂的 插补算法、空间轨迹算法的完整的学习。TwinCAT CNC 适用于大专院校的学生和暂 无实际项目需求的工程师以及实际项目的仿真模拟。TwinCAT CNC 模拟运行调试无 需硬件，可以在 TwinCAT CNC 平台直接实现。CNC 软件的获得需要与供应商沟通获 得。另一方面，TwinCAT CNC 系统遵循标准的 DIN66025 的指令语法结构，并具有更 加灵活的辅助语法，因此，通过 TwinCAT CNC 学习高端运动控制，即可获得标准 CNC 的语法知识，更能够了解软 CNC 系统的灵活方便的特性。  对于曾经使用其它 CNC 控制系统，但第一次使用 TwinCAT CNC 的初学者。 CNC 控制系统常用功能，典型的控制语法都在本书中讲解。本书将学习最基本的 TwinCAT CNC 任务创建、控制轴和通道的配置、基本的框架界面，由浅入深实现 TwinCAT CNC 控制程序的编写、调试。  曾经使用 TwinCAT CNC 及其它运动控制系统的有经验的工程师。 CNC 配置方面，对于 TwinCAT CNC 系统的轴、通道参数进行了讲解、并对 PLC 控制 部分的结构框架进行了讲解。 CNC 代码方面，对于常用的 G 代码如 G00\G01\G02\G74 等代码功能使用以及 MHT、 VA、VG、VE 变量进行了说明； 界面部分，对于 HMIPRO 基础框架进行了分功能讲解，便于在实际工程中的使用。 2
    TwinCAT CNC 系统简明调试教程 0.2 本书的主要内容 第一章，TwinCAT CNC 系统概述； 第二章，TwinCAT CNC 系统软件安装操作； 第三章，TwinCAT CNC 系统编程指令； 第四章，TwinCAT CNC 配置文件； 第五章，TwinCAT CNC 工程 PLC 基础程序； 第六章，TwinCAT CNC 工程特殊功能介绍； 附录：TwinCAT CNC 界面软件及报警配置、机床专业术语等； 0.3 版本说明 本书提供的操作截图、程序代码都基于 TwinCAT 2.0。 关于 TwinCAT 3.0 部分的 CNC 介绍会略作介绍。 0.4 勘误表 尽管我们竭尽所能来确保在正文和代码中没有错误，但人无完人，错误难免发生。如 果您在本书中发现了错误（例如拼写错误或者代码错误或者功能错误），我们将非常感 谢您的反馈。发送勘误表将节省其他读者的时间，同时也会帮助我们提供更高质量的 信息。 请发送邮件至x.shi@beckhoff.com.cn，该邮箱由作者本人查收，我会检查您的反馈信息。 如果正确的，将在本书的后续版本中使用。 3
    TwinCAT CNC 系统简明调试教程 0.5 感谢 用户的需求是我们成长的动力，在此感谢长期给予我们动力的客户. 本书的编辑和校对得到了 BECKHOFF 中国系统应用部部门同事的大力支持，在此特别感 谢系统应用部经理王建成，我的同事王君、高昇、况云龙、黎凌霄、王兰立、刘记忠 以及德国同事 Henning Rausch，老同事包俊杰等的无私帮助，感谢大家的经验分享以及 辛勤工作。 最后，希望更多的人使用 TwinCAT CNC，做出更先进的机床，服务客户，为社会进步做 出贡献！ 4
    TwinCAT CNC 系统简明调试教程 第一章 TwinCAT CNC 系统概述 概述： 倍福 CNC 系统是建立在倍福的 TwinCAT NCI 软件基础上的一个应用。倍福 CNC 系统是一套标准的应用系统：G 代码格式遵循德国 DIN66025 标准，PLC 程序遵循 IEC61131-3 标准，配置界面在 C#程序下编写的。倍福 CNC 系统是 一套完整的 CNC 应用系统，功能涵盖了普通的 CNC 插补功能，到复杂的空间坐标转换功能，RTCP\TLC\KINEMIC 坐 标转换，可以实现多通道、多种类型 CNC 轴、高速切割、样条等标准 CNC 功能等；倍福 CNC 系统是一个完善的开 发平台，适合用于磨床、钻床、铣床、车床、特殊机械如等离子、激光机床等。 一、控制硬件要求 工控机选择：建议采用 Intel Celeron 1.9GHz 2 core 处理器，2GB DDR2RAM 内存及以上; 操作系统：Windows 2000 / Windows XP / Windows 7。 二、 控制软件 基础 TWinCAT 软件：TwinCAT 软件安装级别为 NCI； CNC 安装软件：1506E、1506 版本或者 2010E、2010 版本等； HMIPRO 界面软件：Windows framework 版本 2.0 及以上； 三、 CNC 软件介绍 CNC 软件划分：CNC-E 版本、CNC 全版本、PACKAGE 软件 CNC-E 版本：即 EXPORT，默认版本，该版本支持： 1 个 CNC 插补通道； 4 根 CNC 插补轴； 模拟量+编码器的 CNC 轴，数字量驱动（EtherCAT，SERCOS，CANOPEN 等）； 直线插补、圆弧插补、螺旋插补； 龙门轴、主轴功能、刀具功能、侦测功能等； 反向间隙补偿、螺距补偿等； 宏指令、子程序、语法等； DIN66025 编程语言。 CNC 全版本：该版本支持； 1 个 CNC 插补通道； 8 根 CNC 插补轴，可扩展至 32 轴插补； 模拟量+编码器的 CNC 轴，数字量驱动（EtherCAT，SERCOS，CANOPEN 等）； 直线插补、圆弧插补、螺旋插补； 龙门轴、主轴功能、刀具功能、侦测功能等； 反向间隙补偿、螺距补偿等； 宏指令、子程序、语法等； DIN66025 编程语言。 5
    TwinCAT CNC 系统简明调试教程 PACKAGE 软件： 1、TwinCAT CNC Axes Pack：扩展轴，从 8 轴扩展至 12、32、64 根轴； 2、TwinCAT CNC Channel Pack：扩展通道，从 1 通道扩展至 12 通道； 3、TwinCAT CNC Transformation：用于坐标转换如 RTCP\TLC\ Kinematics； 4、TwinCAT CNC HSC Pack：用于高速切割功能； 5、TwinCAT CNC Spline Interpolation：用于样条插补 AKIMA spline / B-spline； 四、 CNC 性能指标 CNC 最小插补值：0.0001mm； CNC 直线轴长度：-214 米-----+214 米； CNC 旋转轴长度：-594 圈---+594 圈； CNC 圆半径长度：0-100000 米； CNC 速度范围：0,000001—3000 米/分； 五、系统硬件组成 标准机床控制系统硬件组成如下： 显示器： 触摸屏 屏幕尺寸：6.5、10、12、15、19、24 等； 选配：功能键、按键、急停等可选配 控制器： 嵌入式控制器：CX 系列； 面板控制器：面板与控制器一体； 紧凑型控制器：体积小的工控机； 工控机：标准工控机。 数字量输入输出端子：EL1004、EL2004 模拟量输入输出端子：EL3102、EL4102 通讯端子：EL6531 特殊端子：EL5101 端子： 6
    TwinCAT CNC 系统简明调试教程 伺服驱动器： AX5000 单通道系列： AX5101\AXS5103\AX5106 AX5112\AX5118\AX5125\AX5140 AX5000 双通道系列： AX5201\AX5203\AX5206 伺服电机： AM3000 电机：低惯量电机 AM3500 电机：中惯量电机 AM8000 电机：低惯量电机（编码器动力线编码线单线） AM8500 电机：中惯量电机（编码器动力线编码线单线） 本章总结： 倍福 TwinCAT CNC 软件是基于 Twincat 的基础上的软 CNC，可以在此基础上开发包括铣床、冲床、磨床等具有 各种功能各异的系统，功能完善，满足客户不断变化的需求，灵活且强大。 7
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