HMC控制器使用手冊v1.0

控制器使用手冊
HMC
Doc. No.:
Version: v1.0
Page 1/67Doc. Name HMC控制器使用手冊 Rev.: v1.0
Doc. No: Revised Date: 2012/12/01
Table of Contents
1. 前言 - HMC控制器概述 ....................................................................................................... 3
2. 控制器介紹 .............................................................................................................................. 3
2.1. 控制器架構 .............................................................................................................. 3
2.2. 階梯圖程式 .............................................................................................................. 3
2.3. 使用裝置 .................................................................................................................. 7
2.4. 使用指令 ................................................................................................................ 15
3. 特殊裝置 ................................................................................................................................ 20
3.1. 特殊裝置一覽表 .................................................................................................... 20
3.2. PLC系統特殊繼電器 ............................................................................................ 20
3.3. PLC系統特殊暫存器 ............................................................................................ 24
3.4. 運動模式特殊繼電器 ............................................................................................ 28
3.5. 運動模式特殊暫存器 ............................................................................................ 34
4. 動作運行 ................................................................................................................................ 53
4.1. 吋動 ........................................................................................................................ 53
4.2. 復歸 ........................................................................................................................ 54
4.3. 單軸直線 ................................................................................................................ 56
4.4. 直線補間 ................................................................................................................ 58
4.5. 圓弧 ........................................................................................................................ 60
4.6. 連續路徑 ................................................................................................................ 62
4.7. 手輪 ........................................................................................................................ 64
5. 附錄 ........................................................................................................................................ 66
5.1. 擴充接腳(含手輪安裝) ......................................................................................... 66
5.2. 總線接腳定義 ........................................................................................................ 66
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1. 前言 - HMC控制器概述
隨著自動化發展及產業應用的需求日益增加, 設備機台往往需要具備友善的人機介面與操作
控制邏輯功能. 台達HMC (Human Machine Interface & Control)整合了HMI與PLC, 提供高效
能的人機介面與邏輯控制整合, 更進一步地改進傳統 PLC 架構並賦予模組化特性, 以利降低程式複
雜度與提高可讀性. 台達HMC透過DMCNet通訊更可完美地搭配台達伺服驅動器與馬達, 藉由分
散式架構與內建特殊裝置能簡易地實現多軸運動控制. 台達 HMC 在工業控制系統與分散式的架構
中將擔任舉足輕重之角色, 帶給使用者更加強大功能與縮短開發工時等效益.
2. 控制器介紹
2.1. 控制器架構
HMC控制器使用的階梯圖工作原理與傳統PLC階梯圖不同. 傳統HMC控制器只有一個處理
器且執行單一個階梯圖程式, 在逐一掃描與執行每行指令後, 會將演算結果送到輸出界面, 然後再
重新讀取輸入狀態演算輸出, 如此週而復始地循環執行階梯圖指令動作. 但單一的階梯圖程式
對於愈來愈複雜的自動控制與運算將造成階梯圖程式在開發與維護上的困難.
HMC 控制器採用分時多工處理架構, 能同時執行最多至四個主程式(Cyclic Task), 可將其視
為獨立的四個小型 PLC 來規劃程式, 將更有利於複雜專案的程式開發規劃. 而每一個主程式有各自
的掃描執行時間, 透過設定可讓使用者自行決定處理器執行每一個主程式的時間比重. HMC控制器
也採用呼叫副程式的概念, 能將重複使用到的功能規劃為副程式, 而當需要使用時只需呼叫該功能
程式, 如此能簡化程式開發. HMC控制器對於運動控制方面也提供了運動程式(Motion Program),
以提供使用者更多元的運動控制方式, 在之後章節將會有更詳盡介紹.
HMC控制器架構下的程式型態共可分為初始程式(Initial Task), 主程式(Cyclic Task), 定時程
式(Timer Task), 副程式(Sub Program)和運動程式(Motion Program)等類型.
2.2. 階梯圖程式
 初始程式(Initial Task)：
在整個專案中只有一個初始程式, HMC啟動後第一個執行且只會執行一次的程式. 可將系統
或驅動器的初始設定規畫在初始程式中.
 主程式(Cyclic Task)：
在專案中必須存在至少一個主程式, 而最多可以增加至四個主程式, 以多工方式來同時執行
這些主程式. HMC控制器執行主程式的方式為, 透過設定各個主程式的使用率(Usage%)來決定微
處理器執行主程式的運算時間分配.
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如下圖為例, 若專案中有A與B兩個主程式, 兩者有相同的階梯圖程式, 使用率設定分別為
80%與20%. 假設微處理器整個掃描週期為1000 ms, 其中分配500 ms執行時間給A與B兩個主
程式, 執行主程式行為如以下示意圖. 在週期時間內A主程式都會分配到400 ms的時間執行, 即可
完成了一次完整的階梯圖程式掃描, 但B主程式只分配到100 ms的時間執行, 因此每次掃描週期
中僅執行四分之一的階梯圖程式； 當經過四次的掃描週期後B主程式才執行完一次程式, 但A主
程式已經執行四次了. 因此, 我們可以針對不同重要性的主程式, 設定給予不同的使用率, 如對於
較重要或需即時性處理的主程式分配較高的處理器使用率, 如此即可縮短該主程式的掃描時間.
傳統控制器階梯圖程式在程式執行前會先將外部輸入信號On/Off狀態一次讀入輸入信號記
憶區內, 在程式執行時將運算結果存入各裝置記憶區內, 當執行到END指令時再將裝置記憶區內Y
的On/Off狀態送到輸出記憶區以改變外部輸出. 在HMC控制器程式架構中能同時存在多個主程
式執行, 在每一個主程式開始時會先讀取所有外部輸入信號動作, 而當任一主程式執行到END指
令時同樣地也會將目前運算結果Y的On/Off狀態輸出至外部輸出.
 定時程式(Timer Task)：
在整個專案中最多可新增至 8 個定時程式, 每個定時程式都能設定各自的執行間隔時間
(Interval), Interval 為定時程式執行的間隔時間(單位 ms). 定時程式有最高的執行優先權以確保能
被定時的執行, 由於能多個定時程式同時執行, 因此系統對單一定時程式不會連續執行超過 50us
的時間(可設定), 以能在多個定時程式間切換執行, 達成同時執行多個定時程式.
如下圖為例, 若專案中有T1與T2兩個定時程式且設定『最長執行切換時間』為100us, T1為
較大的階梯圖程式, 完整掃描時間大於100 us; T2為較小程式且完整掃描時間少於100 us, 兩者設
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定Interval皆為100 ms. 如下圖所示, T1每隔100 ms即執行一次, 但在100 us內無法完成整個
程式掃描, 當掃描執行100us後即停止T1的執行, 處理器切換至T2執行; T2同樣為間隔100 ms
執行一次, 但T2程式完成掃描執行時間不會超過100 us, 因此T2會在完成完整掃描後, 控制器立
即切回T1程式執行直到完成.
使用此類程式需特別注意, 定時程式在所有程式種類中有最高的優先執行特性, 因此若頻繁
地執行過於龐大的定時程式將會影響到其它主程式的掃描週期, 甚至將無法運行.
 副程式(Sub Program)：
在一個專案中最多可使用256個副程式, 可將不同功能區塊的程式放在不同的副程式中, 而所
有類型程式都可以重複地呼叫這些副程式, 達到程式模組化目的, 以利維護與提高可讀性.
使用『CALL』副程式名稱方式實現呼叫副程式功能, 呼叫副程式後, 處理器執行被呼叫的副程
式, 當執行到副程式中的『SRET』指令時, 表示結束此副程式掃描並離開回到原本呼叫此副程式指
令處繼續執行.
如下圖為例, 在主程式A中以『CALL Sub1』指令呼叫副程式Sub1, 接著會執行副程式Sub1.
在副程式Sub1中再以『CALL Sub2』指令呼叫副程式Sub2, 因此切換到副程式Sub2執行. 在副
程式Sub2中遇到『SRET』指令, 則副程式Sub2執行完畢, 返回至副程式Sub1中的『CALL Sub2』
指令處往下繼續執行. 相同地, 當執行副程式 Sub1 中遇到『SRET』指令, 則代表副程式 Sub1 執