两轴直线插补定位

两轴直线插补定位：

算法设计：

直线插补的算法很多。这里介绍的是，基准轴输出为主，辅助轴输出配合半累加插补算法。

此算法使用时，起始点为当前位置，终点可按直角坐标的X、Y值，以脉冲为单位选定。同时，还要选定所在象限。用选定象限确定脉冲输出的方向。如第一象限，则X为正向，Y也为正向。如二象限，则X为反向，Y为正向。其它象限类推。在执行程序时按步计算，按步输出脉冲，而方向用方向信号控制。这里介绍算法，就是一步步是怎么算的。

所谓基准轴，就是终点坐标值较大的轴。在每步它都输出脉冲，只是当辅助轴有脉冲输出时，它让辅助轴先输出。而辅助轴则用累加的方法，确定是否输出。

累加的过程是，用自身的终点坐标累加，当大于基准轴的终点坐标时，输出一个脉冲，并把累加值减基准轴的终点值，“差”又作为在累加值。该算法的框图见图5-5-1-6。

图5-5-1-6 半累加直线插补算法框图

图5-5-1-7示的为一个插补运算实例。

图5-5-1-7 插补实例

从图知，该例的X轴终点坐标为9，而Y轴为3。可知，应选X轴为基准轴，而Y为辅助轴。从框图知，一开始就累加辅助轴的终点坐标值。但它仅3，比基准的终点坐标值9小，故仅基准轴输出脉冲，走了第1步。接着，又累加辅助轴的终点坐标值。这时为6，比基准的终点坐标值9小，故仅基准轴输出脉冲，走了第2步。接着，又累加辅助轴的终点坐标值。这时为9，不比基准的终点坐标值9小，故仅辅助轴输出脉冲，走了第3步，累计值变为0。之后，4、5、6又是X轴输出；7是Y轴输出；8、9、10又是X轴输出；11是Y轴输出；12又是X轴输出。

可知，本算法的进给的速度是恒定的，有利于切削加工的应用。

程序实现：

程序是按算法编的，也是算法的具体化。其基本程序见图5-5-1-8、图5-5-1-9、图5-5-1-10。图5-5-1-8为步进工作启动及初始化程序。图5-5-1-9为X是基准轴时的脉冲输出控制程序。至于YX是基准轴时的脉冲输出控制程序与此类似，故不重复。图5-5-1-10为终点及方向控制程序。方向控制仅画两个象限。其它两个象限略。

图5-5-1-8步进工作启动及初始化程序

启动程序用了基本的起、保停逻辑。步进启动ON，则步进工作ON，并自保持。直到

步进完成ON，则步进工作OFF。这里并联LR0.7，为了选定新的程序后重启动的需要。见图5-5-1-11说明。

初始化，主要是判断那个轴为基准轴及参数回到初始值。显然，不进行初始化，程序是无法正确执行的。

另外，还要启动定时器TIMH000。按图设定，它每0.05秒ON一个扫描周期。正是用它控制脉冲输出的节奏，即频率。此定时时间可按需要改设。为了控制准确也可启用PLC的定时中断及立即I/O刷新的功能，以提高控制效果。

图5-5-1-9 X是基准轴时脉冲输出控制

从图5-5-1-9知，“X行程大”意味着X为基准轴。正如算法框图指出的，它先对Y轴终点坐标值累加。然后，把累加值被“累加器”减。参看图5-5-1-8知，此“累加器”即为X轴的终点坐标值。如不够减，即它小“累加器”，则LR0.2 OFF，X轴输出脉冲，“已走步数“加1。如够减，即它大、等于“累加器”，则LR0.2 ON。进而，把差赋值给Y累加器，输出脉冲（使用什么指令可视选用机型确定），“已走步数“加1，并把LR0.12置位。LR0.12置位的目的是，在这个脉冲周期哦，X轴不输出脉冲。但临退出本程序段时，用LR0.02 ON，把LR0.12复位。为下一周期执行X轴发送脉冲作准备。

提示：这里如不用LR0.12，基准轴总是输出脉冲，而辅助轴累加值超过基准轴终点值时，

也输出脉冲。运动轨迹将有时是走坐标轴的平行线斜线，有时走斜线。速度将是不均匀的。

当下一此，TIM000 ON再进入本程序段时，由于LR0.02仍为ON，故Y轴的累加不进行。而X轴的步进等将执行，而且，最后还把LR0.02复位，为新一次的Y轴累加及相应操作作准备。

至于不是“X行程大”，Y为基准轴的情况与此类似。

图5-5-1-10 终点及方向控制程序

从图5-5-1-10知，它主要是判断到了坐标终点了没有？如到，则置位“步进完成”。再看图5-5-1-8可知，此信号将使“步进工作”停止。

此外，此程序还依选定的象限，对X、Y轴运动方向做了确定。图中只列出1、2象限的程序，3、4象限也类似。

以上讲的只是一个小直线段的插补。而且，坐标长度也不能打于单字BCD运算的范

围（当然，也可用二进制或双字运算运算）。如要走多段程序怎么办？图5-5-1-11即为可进行多段直线插补的主程序。这时，以上图5-5-1-8、图5-5-1-9、图5-5-1-10只是它的子程序10。

图5-5-1-11 程序控制程序

从图知，它的开头也是起保停逻辑。“程控启动”ON,将使“程控工作”ON，并自保持。当每次“步进完成”后，如“当前程序号”与程序不小于（即大、等于）设定的程序

总数时，“程序完成”置位，它将使“程控工作”停止。只是，当“程控工作”ON后，要

使进行插补，还要启动“步进工作”。

图5-5-1-11程序接着为初始化。对“指针”赋值，“当前程序号”置0，把5个程序要

设定参数赋值所调的程序。这5个参数是，X终点坐标值、Y终点坐标值、象限、停留时

间及脉冲输出时间间隔（后4者图上看不出来）。之后，调子程序10，即以上介绍的程序。4个参数是直线插补所必需的，按指针的初始赋值知，它应存于丛DM800开始的DM区中。数据长度为程序（有多少段插补直线）总数乘5。可知，可设定很多程序。

图5-5-1-11程序的最后部分为“步进工作”再启动。从图知，当步进完成后，先是

LR0.15 ON，并自保持。当“步进工作”OFF，又启动定时器TIM001，经“停留时间”（此时间可设为0，不延时）延时，LR0.07ON，见图5-5-1-10知，它可使“步进工作”ON，并自保持。又可开始新的插补。

可知，本程序可进行多段程序的直线插补，是较灵活，功能也是很强的。

圆弧插补算法：

在两个坐标点间，如果要走曲线怎么办？把这曲线分成若干直线，用上述分几个直线

段进行插补。这样，上述程序使用时及编程时，就要做分析：要分几段才能满足精度要求？每段的终点坐标是多少？然后，进行参数设定，并送入PLC。再运行上述程序，也可实行

两点间的曲线运动。早期数控实现曲线运动，加工曲面就是这个办法。结果是，使用的数

据很多，编程（划分线段那样的编程）工作量很大。给数控的应用带来很大的不便。

在两个坐标点间，要走曲线第二个办法是用圆弧插补，有的还用其它二次曲线插补。

这样插补比直线插补最大的优点是，达到相同的精度，所需的线段少，编程简单。但插补

的运算复杂些。而后者是系统设计的问题，最终用户可不必考虑。

逐点比较法：