确定 3D铰接臂动态值超限的区域要凭经验确定因存在奇点导致动态值超限的区域，请使用以下功能：• 运动系统诊断• 运动系统控制面板• 轨迹•虚拟轴或仿真轴警告有意行进到奇点奇点附近的动态值超限可能导致以下损害：• 因产品或机器部件松脱等原因造成人员受伤•因机械组件过载等原因造成机器损坏请勿通过移动实际运动系统的方式确定动态值超限的区域。必须将所有运动系统轴组态为“虚拟轴”或“仿真轴”。要求•所有运动系统轴均组态为虚拟轴或仿真轴。运动系统已互连。• 运动系统的几何形状组态为与实际运动系统匹配。•已组态运动系统和所有运动系统轴的动态值。• 通过应用已了解允许的动态值。• 工具中心点位于 FCS 原点。162STEP 7 V18及以上版本的 S7-1500T 运动系统功能 V7.0功能手册, 11/2022, A5E42063080-AD在项目中映射运动系统(S7-1500T)6.11 运动机构变换 (S7-1500T)确定距内部奇点的距离1. 通过以下信号组态轨迹：–<TOKinematics>.A[1..6].Velocity–<TOKinematics>.A[1..6].Acceleration–<TOKinematics>.FlangeInKcs.x.Position–<TOKinematics>.FlangeInKcs.y.Position–<TOKinematics>.FlangeInKcs.z.Position2.打开运动系统诊断，并将其排列到运动系统控制面板旁。3. 对运动系统控制面板进行如下设置：– 操作模式：点动– 坐标系：WCS–轨迹速度：过程的Zui大要求轨迹速度4. 确保所有运动系统轴均组态为虚拟轴或仿真轴。5. 将运动系统点动至可到达内部奇点的位置。6. 沿y 方向使运动系统略微向后点动一些（例如 1 mm），以便可以点动到略微超过奇点的位置。7. 沿 x方向以Zui大轨迹速度点动运动系统，使其通过内部奇点，并记录轨迹中的信号。沿 x 方向向前和向后点动沿 y轴方向向后点动163在项目中映射运动系统 (S7-1500T)6.11 运动机构变换 (S7-1500T)STEP 7 V18及以上版本的 S7-1500T 运动系统功能 V7.0功能手册, 11/2022, A5E42063080-AD8. 逐渐增大 y方向上与内部奇点的距离。重复步骤 7。记录的轨迹会显示距内部奇点不同距离处的 FCS 轴 A1 的动态值。9.确定允许用于过程的动态系统轴 A1 的动态值在 y 轴上的距离。该距离相当于绕出现动态值超限且法兰不得移动的 KCS 的 z轴的圆柱体半径。说明已确定距离的有效性确定的距离仅适用于具有组态的几何形状和动态值的运动系统。说明有效工具再次对工具进行组态，以使工具与应用匹配。164STEP7 V18 及以上版本的 S7-1500T 运动系统功能 V7.0功能手册, 11/2022,A5E42063080-AD在项目中映射运动系统 (S7-1500T)6.11 运动机构变换(S7-1500T)通过区域监视限制工作区域不得包含在工作区中的笛卡尔空间是通过确定的距离得出的。有关区域监视的说明，请参见“区域监视(页 181)”部分。1. 定义一个绕 KCS 的 z 轴的圆柱形封锁区或信号区：– 长度 z：运动系统的整个工作区域–Radius：确定的距离– x：KZP 在 WCS 的 x 轴方向上的位置– y：KZP 在 WCS 的 y 轴方向上的位置信号区域封锁区域用于 TCP 从 FCS 的原点沿 x 或 y 方向进行较大移动或使用传送带跟踪的情况用于 TCP 从 FCS 的原点沿 x或 y 方向进行较小移动的情况不太适用于使用传送带跟踪的情况以下情况下，会出现单独设定的停止响应：– 法兰区超出信号区域– TCP超出信号区域以下情况下会出现自动停止响应：– 法兰区超出封锁区域– TCP 超出封锁区域2. 定义球形法兰区域：–Radius：停止响应需要的距离3.使用信号区域时，如有必要，可通过程序设定运动系统或其它任何轴的停止响应。说明展开位置和收起位置也可以使用此程序确定展开和折叠位置中动态值超限的区域，然后通过区域限制运动系统的工作区域。用户自定义运动机构的变换(S7-1500T)用户变换（不采用 JCS）(S7-1500T)与预定义运动机构类型不同，用户必须在用户程序中计算用户自定义运动机构的变换。与预定义运动机构类型相同，运动机构工艺对象执行以下任务：•处理运动控制指令• 监视功能• 与互连轴进行通信用户在 MC‑Transformation [OB98]组织块中对笛卡尔坐标和轴相关设定值之间的用户变换进行编程。此编程包括位置和动态值（速度、加速度）的变换。用户可在运动机构工艺对象“<TO>.Kinematics.Parameter[1..32]”的变量中或在“工艺对象> 组态 > 几何结构”(Technology object > Configuration >Geometry) 下任意定义用户自定义运动机构的参数。在 TIA Portal 中添加 MC‑Transformation[OB98] 时，“程序块 > 系统块 > 程序资源”(Programblocks > System blocks> Program resources)下会自动创建系统数据块“TransformationParameter”。在组织块属性中的“常规 > 变换”(General> Transformation)下，MC‑Transformation [OB98]指示系统数据块“TransformationParameter”的数量。在系统数据块“TransformationParameter”中写入和读取要变换的运动机构的轴特定数据或笛卡尔坐标数据。在工艺版本V5.0 中，进行用户变换时 MC‑Interpolator [OB92] 的运行时间更长。随着MC‑Interpolator[OB92] 运行时间的增加，较低优先级的组织块的运行时间会延长。说明禁用系统性能改进如果使用的是用户自定义运动系统，请清除MC-LookAhead [OB97] 属性中“常规 > 多核处理器”(General > Multi-coreprocessor) 下的“提高系统性能”(Improve system performance)复选框。下图显示了各个接口以及系统性能与用户变换的相互作用：运动机构工艺对象自动调用 MC‑Transformation[OB98]。MC‑Transformation [OB98] 包含以下启动信息：• 调用 MC‑Transformation[OB98] 的运动机构工艺对象• 所需变换方向（正向或反向变换）• 处理变换环境（当前运动或运动规划）•指向系统数据块“TransformationParameter”的指针 (VARIANT)在用户程序中评估此状态信息。在MC‑Transformation [OB98]中，编程算法以计算所有用户自定义运动机构的轴特定数据或笛卡尔坐标数据。从“<TO>.Kinematics.Parameter[1..32]”工艺对象的变量中读取所需运动机构参数。将计算结果写入“TransformationParameter”接口。变换参数随即自动应用于运动机构工艺对象以及被进一步处理。运动机构工艺对象将设定值输出到运动机构轴。可以在PLC 上组态和应用用户自定义的变换及多个运动系统工艺对象。要区分不同的运动系统工艺对象之间的 MC‑Transformation[OB98]，请使用输入“KinematicsObject”。用户变换（采用 JCS）(S7-1500T)与预定义运动机构类型不同，用户必须在用户程序中计算用户自定义运动机构的变换。与预定义运动机构类型相同，运动机构工艺对象执行以下任务：•处理运动控制指令• 监视功能• 与互连轴进行通信用户在 MC‑Transformation [OB98]组织块中对笛卡尔坐标和接头相关设定值之间的用户变换进行编程，而不考虑反向变换和偏移量。如果所用运动系统的接头移动方向或接头零位与程序设定的用户变换不符，可通过下面两种方法进行调整：1.保留用户变换。在运动系统工艺对象的“接头”(Joints)组态窗口中反转受影响的接头移动方向和接头零位。在这种情况下，系统数据块“Transformation”中的接头相关参数“AxisData”不等于接头坐标（“JointData”）。工艺对象通过已组态的偏移量和反向变换自动执行此计算。2.更改程序设定的用户变换，使通过变换计算出的接头相关设定值对应于运动系统的接头坐标系。在这种情况下，系统数据块“Transformation”中的参数“AxisData”等于接头坐标（“JointData”）。无需组态接头偏移量。此编程包括位置和动态值（速度、加速度）的变换。用户可在运动机构工艺对象“<TO>.Kinematics.Parameter[1..32]”的变量中或在“工艺对象> 组态 > 几何结构”(Technology object > Configuration >Geometry) 下任意定义用户自定义运动机构的参数。在 TIA Portal 中添加 MC‑Transformation[OB98] 时，“程序块 > 系统块 > 程序资源”(Programblocks > System blocks> Program resources)下会自动创建系统数据块“TransformationParameter”。在组织块属性中的“常规 > 变换”(General> Transformation)下，MC‑Transformation [OB98]指示系统数据块“TransformationParameter”的数量。在系统数据块“TransformationParameter”中写入和读取要变换的运动系统的接头特定数据或笛卡尔坐标数据。在工艺版本V5.0 中，进行用户变换时 MC‑Interpolator [OB92] 的运行时间更长。随着MC‑Interpolator[OB92] 运行时间的增加，较低优先级的组织块的运行时间会延长。说明禁用系统性能改进如果使用的是用户自定义运动系统，请清除MC-LookAhead [OB97] 属性中“常规 > 多核处理器”(General > Multi-coreprocessor) 下的“提高系统性能”(Improve system performance) 复选框。168STEP 7 V18及以上版本的 S7-1500T 运动系统功能 V7.0功能手册, 11/2022, A5E42063080-AD在项目中映射运动系统(S7-1500T)6.11 运动机构变换 (S7-1500T)编程下图显示了使用 JCS时运动系统中的各个接口以及系统性能与用户变换的相互作用：运动机构工艺对象自动调用 MC‑Transformation[OB98]。MC‑Transformation [OB98] 包含以下启动信息：• 调用 MC‑Transformation[OB98] 的运动机构工艺对象• 所需变换方向（正向或反向变换）• 处理变换环境（当前运动或运动规划）•指向系统数据块“TransformationParameter”的指针 (VARIANT)在用户程序中评估此状态信息。在MC‑Transformation [OB98]中，编程算法以计算所有用户自定义运动机构的轴特定数据或笛卡尔坐标数据。从“<TO>.Kinematics.Parameter[1..32]”工艺对象的变量中读取所需运动机构参数。将计算结果写入“TransformationParameter”接口。变换参数随即自动应用于运动机构工艺对象以及被进一步处理。运动机构工艺对象将设定值输出到运动机构轴。可以在PLC 上组态和应用用户自定义的变换及多个运动系统工艺对象。要区分不同的运动系统工艺对象之间的 MC‑Transformation[OB98]，请使用输入“KinematicsObject”。说明反向变换在反向变换中，仅需要通过程序设定基本接头范围“TurnJoint”=0。工艺对象会自动计算超出基本接头范围“TurnJoint”≠0 的接头位置范围的 sPTP运动。系统数据块“TransformationParameter”的引用声明必须在“MC‑Transformation[OB98]”中指定系统数据块“TransformationParameter”的数据类型引用。为此，请在块接口的“临时”(Temp)区域中指定以下数据类型的变量：“REF_TOTO_Struct_TransformationParameter_V2”为了能访问系统数据块“TransformationParameter”，使用以下强制转换命令为数据类型“TO_Struct_TransformationParameter_V2”赋值：#P?= #TransformationParameters;编程示例 (页172)中对声明进行了描述。块调用MC‑Transformation [OB98]根据组态的优先级在运动控制应用周期中进行调用。调用MC‑Transformation [OB98]时，运动系统工艺对象为其参数赋值：参数 声明 数据类型 默认值 说明KinematicsObject INPUT DB_ANY -MC‑Transformation [OB98] 在被调用时会为该运动系统工艺对象计算变换。处理 MC-变换 OB 环境0MOTION_EXECUTION计算 MC-Interpolator [OB92]中运动执行的轴设定值。当前运动控制需要使用计算得出的值。ExecutionContext INPUT DINT -1NON_MOTION_EXECUTION需要通过变换来进行运动规划（当前无运动）。要求计算0正向变换基于轴位置计算笛卡尔坐标参数TransformationType INPUT DINT -1反向变换基于笛卡尔坐标参数计算轴特定参数TransformationParameters InOut VARIANT -指向系统数据块“TransformationParameter”的指针将 MC‑Transformation [OB98]的值返回至运动系统工艺对象0 已执行计算并输出参数FunctionResult OUTPUT DINT -≠ 0计算期间出错（用户定义型）如果在计算期间出错，运动系统工艺对象会停止运动。运动系统工艺对象会输出一个工艺报警以及错误ID（作为附带值），并会删除作业序列。此值可以大于或小于零。170STEP 7 V18 及以上版本的 S7-1500T 运动系统功能V7.0功能手册, 11/2022, A5E42063080-AD在项目中映射运动系统 (S7-1500T)6.11 运动机构变换(S7-1500T)优先级在组织块属性的“常规 > 属性 > 优先级”(General > Attributes> Priority) 下组态MC‑Transformation [OB98] 的优先级。对于优先级，可设置介于 17 到 25之间的值（默认设置 25）：• MC‑Transformation [OB98] 的优先级必须至少比 MC‑Servo [OB91]的优先级低 1 级。• MC‑Transformation [OB98] 的优先级必须至少比 MC‑Interpolator[OB92] 的优先级高1级。系统数据块“TransformationParameter”的变量下表列出了系统数据块“TransformationParameter”中的变量：说明如果使用JCS，则会将“AxisData”变量解析为接头特定设定值。变量 数据类型 说明AxisData.STRUCT_TransformationAxisData_V2不使用 JCS：轴特定参数使用JCS：接头特定参数（不考虑反向变换和偏移量）a1Position LREAL 轴 A1 的位置设定值 接头 J1的位置设定值a1Velocity LREAL 轴 A1 的速度设定值 接头 J1 的速度设定值a1Acceleration LREAL轴 A1 的加速度设定值 接头 J1 的加速度设定值a2Position LREAL 轴 A2 的位置设定值 接头 J2的位置设定值a2Velocity LREAL 轴 A2 的速度设定值 接头 J2 的速度设定值a2Acceleration LREAL轴 A2 的加速度设定值 接头 J2 的加速度设定值a3Position LREAL 轴 A3 的位置设定值 接头 J3的位置设定值a3Velocity LREAL 轴 A3 的速度设定值 接头 J3 的速度设定值a3Acceleration LREAL轴 A3 的加速度设定值 接头 J3 的加速度设定值a4Position LREAL 轴 A4 的位置设定值 接头 J4的位置设定值a4Velocity LREAL 轴 A4 的速度设定值 接头 J4 的速度设定值a4Acceleration LREAL轴 A4 的加速度设定值 接头 J4 的加速度设定值a5Position LREAL 轴 A5 的位置设定值 接头 J5的位置设定值a5Velocity LREAL 轴 A5 的速度设定值 接头 J5 的速度设定值a5Acceleration LREAL轴 A5 的加速度设定值 接头 J5 的加速度设定值a6Position LREAL 轴 A6 的位置设定值 接头 J6的位置设定值a6Velocity LREAL 轴 A6 的速度设定值 接头 J6 的速度设定值a6Acceleration LREAL轴 A6 的加速度设定值 接头 J6 的加速度设定值CartesianDataSTRUCT_TransformationCartesianData_V2笛卡尔坐标参数和连接位置空间用户自定义运动机构的程序示例(S7-1500T)以下描述了名称为“KinematicsUserDefined2D”的 2D 运动系统的MC-Transformation [OB98](页 169) 中用户转换的示例。对于这些运动系统，在“工艺对象 > 组态> 几何结构”(Technology object > Configuration > Geometry)定义了两个变换参数。“用户变换（不采用 JCS） (页165-166)”部分的图中显示了系统性能与用户转换的相互作用。下表列出了所用变量的声明：变量 声明 数据类型说明KinematicsObject Input DB_ANY 工艺对象的引用变换方向0 正向变换TransformationTypeInput DInt1 反向变换变换结果0 成功FunctionResult Output DInt< 0错误TransformationParametersInOut Variant 引用 MC-Transformation [OB98]中的系统数据块“TransformationParameter”程序示例构造如下：•用于访问系统数据块“TransformationParameter”的强制变换命令• 工艺对象评估• 读取定义的传输参数•评估传输方向• 基于运动系统轴的轴位置计算笛卡尔坐标（正向变换）•基于笛卡尔坐标计算运动系统轴的轴位置（反向变换）首先，逐步说明示例程序。在“程序示例”部分汇总程序代码。用于访问系统数据块“TransformationParameter”的强制变换命令强制转换命令可用于访问组态中定义的变换参数。使用强制转换命令将变量指针传递给临时变量。然后测试强制转换命令是否成功。这意味着指定的InOut变量“TransformationParameters”具有预期的“TO_Struct_TransformationParameter_V1”类型结构。如果强制转换命令失败，则会取消计算，变量“FunctionResult”会获得值“InvalidCast”。工艺对象评估IF查询用于评估用户定义的运动系统是否需要下面定义的变换。读取定义的传输参数首先，读取组态中定义的变换参数。在此示例中定义了两个传动比。评估传输方向下一步将评估变换方向。如果变量“TransformationType”的值为“0”，则计算正向变换。如果变量的值为“1”，则计算反向变换。基于运动系统轴的轴位置计算笛卡尔坐标（正向变换）在正向变换中，笛卡尔数据（位置、速度和加速度）由轴数据计算得出。首先在x 方向上然后在 z方向上计算正向变换。基于笛卡尔坐标计算运动系统轴的轴位置（反向变换）在反向变换中，轴数据（位置、速度和加速度）由笛卡尔数据计算得出。先为轴A1 再为轴A2计算反向变换。检查变换/笛卡尔坐标值的有效性循环检查“<TO>.StatusKinematics.Valid”位，例如MC-PostServo [OB95]中的该位。如果“<TO>.StatusKinematics.Valid”显示值“FALSE”，则笛卡尔坐标值无效。在这种情况下，应使用运动控制指令“MC_GroupStop”等启动停止操作。检查指定的笛卡尔坐标值以及程序设定的用户变换的设定值。变量：运动系统变换(S7-1500T)以下运动系统工艺对象变量与运动系统变换相关：变量说明状态值<TO>.StatusKinematics.Valid TRUE 变换/笛卡尔坐标值有效FALSE变换/笛卡尔坐标值无效<TO>.StatusKinematics.LinkConstellation连接位置空间<TO>.FlangeInKcs 当前变换标架（具有动态功能，设定值参考）
运动系统功能 (S7-1500T) 坐标系的偏移和旋转(S7-1500T)可在工艺对象运动系统的组态中定义以下标架：标架 说明KCS 标架 运动系统坐标系 (KCS) 在世界坐标系(WCS) 中的位置OCS1..3 标架 对象坐标系 1 到 3 (OCS1..3) 在 WCS 中的位置工具标架 工具坐标系(TCS) 在 FCS中的位置标架的位置由参考坐标系中的偏移量和旋转决定。偏移量可使用平移来定义坐标系的零点位置或参考坐标系中的区域位置。在笛卡尔坐标系中指定偏移。下表列出了偏移的定义：旋转可使用旋转来定义坐标系的方向或参考坐标系中的区域方向。旋转包含三次连续的单独旋转，围绕使用三个欧拉角定义的坐标系的各轴进行。各旋转是相互关联的。