SIMOTION在数字化对接系统中的多轴同步控制应用

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1、．!!}：!i丝盟!tt-e-rs!ta!!t!ts：szsetseu：s。-SIMOTION在数字化对接系统中的多轴同步控制应用ApplicationofSIMOTIONinMulti·AxisSynchronizafionControlofDigitalButtSystem北京航空制造工程研究所张枥高明辉【摘要1针对数字化对接系统．基于运动控制系统SIMOTION提出了虚拟轴的方法，实现多轴同步控制．开发了SIMOTION控制接117软件，实现数据和指夸的可靠传输?数字化对接系统中的试验结果验证了多轴同步控制方法的有效性，关键词：运动控制多轴同步数字化对接lA

2、BSTRACTlAimedatthedigitalbuttsystem，vir-tualaxismethodbasedonmotioncontrolsystemSIM0一T10Nispresentedtoimplementmulti—axissynchroniza—tioncontrolandsoftwareinterfaceisdevelopedtotrans忙7dataandcommandreliablyExperimentresultsofdigitalbuttsystemvalidatemulti·axissynchronizationcontrolmet

3、hodproposedKeywords：MorioncontrolMulti．axissynchro-niza60nDigitalbun飞机装配正在从传统的手工、固定式装配向数字化、柔性装配发展。现代大型飞机对大部件装配提出了较高的要求，一些传统的装配手段已经不能满足装配精度的要求。部件的数字化对接是飞机柔性装配中的一个关键问题。数字化对接系统具有自动化、高精度和高效率等特点，在国外应用较多．近年来国内也逐渐开始应用。数字化对接系统是根据部件位姿耐节算法规划的路径．转换为数控定位器的坐标位移．对部件姿态进行渊节，最终使部件位姿与甘标位姿吻合，实现部件的数字化对接。

4、数字化对接系统对数控定位器的多轴同步控制的同步性具有较高要求，同步悱的好坏将直接影响对接部件的形变和对接姿志的正确性数字化对接系统需要精确的电机伺服控制系统来保证对接的精度，在运动控制领域，一般的电机驱动器只提供丰富的运动柱制功能．逻辑控制和复杂运算功能相当弱；而一般的PI。c虽提供了全面的逻辑控制功能，但很难具备运动控制的全部功能传统的应用方式是将PLC和伺服控制器配台使用，但这样做存在高速数据传辘、数据同步和精确控制等方面的州题西门子公司的新一代运动控制平台SIMOTION本身槊成了逻辑114航空翻造技术·2010年前23期控制与运动控制功能，主要应用于控制要

5、求复杂、控制速度快和要求精确运动的领域中。本课题介绍了西门子SIMOTION运动控制系统在数字化对接系统中多轴同步控制上的应用．同时给出了数字化对接系统中SIMOTION多轴同步控制和SIMOFION与上位机控制接L】软什的实现方法。1多轴同步系统结构针对不同的部件，数字化对接系统可由4个或更多个数控定位器组成。每个数控定位器有3个驱动轴．可以实现3个坐标方向的运动．待对接部件固定于数控定位器上，通过多个数控定位器的同步调整．实现时整个部件的位姿调节，最终实现部件的对接．电气控制系统结构如图1所币，『o"。目i*^一’Fto^“H翌空璺⋯‰圆圆圆圆田1电气系统结构

6、圈啊1Stmctu∞ofelectricalsystem通过上位机算法将部件姿态的变化转换为数控定位器各个坐标轴的运动数据．通过以太网将数据传输至SIMOTION运动控制系统，SIMOTION执行运动控制程序，多轴同步运动实现规划路径和姿态的调整：蜓型盟螋坠幽坠L型!唑生垦丝盟2多轴同步控翻实现方法SIMOTION多轴同步控制的实现主要包括2个方面·底层SIMOTION同步运动控制和SIMOTION与上位机的控制接口软件实现。21slMOTION同步运动控制实现SIMOTION的同步运动模式分为电子齿轮(GEAR)和电子凸轮(CAM)，GEAR模式是实现主轴(Ma

7、ster)和从轴(Slave)的线性传递醺数关系，CAM是实现Ma⋯t和Slave的非线性传递函数关系。在数字化对接系统中采用虚拟轴方法实现多个伺服轴的同步运动。定义一个匀建运动的虚轴为主轴．定义数控定位器的伺服轴作为从轴．从轴(伺服轴)和主轴(虚轴)藕合．跟随主轴运动，实现从轴的多轴同步运动。由于从轴跟随主轴运动必然存在跟随误差，采用虚拟轴为主轴其他伺服轴跟随主轴运动的方式可以抵消部分跟J洫洪差．实现更好的同步性。寅现原理同2所示。埝盐埝盈岫2多辅目步A理Fi92Pnnc∞hofmu,i-axisq吣ronlza抽n2StMOTt0N与上位机控制接口软件的实现在

8、多轴同步控