本節(jié)內(nèi)容主要包括以下幾個部分，支持PSO功能的硬件、PSO技術的特點、在運動控制器上使用哪些命令實現(xiàn)PSO功能、PSO使用的案例說明�？赐瓯竟�(jié)內(nèi)容，相信大家就能了解PSO的使用方法，下節(jié)我們將深入講解。
硬件平臺環(huán)境搭建
一、硬件說明
硬件選型的首要要求是支持PSO功能，再分析PSO的應用場合和軸數(shù)等選擇具體的型號。
本例以ZMC406總線運動控 制器和ZMC460N雙總線運動控制器為例展開介紹，PSO所用的指令名也被稱為硬件比較輸出，故下文也會用硬件比較輸出代替PSO。
ZMC406總線控制器
ZMC406總線控制器是正運動技術推出的新一代網(wǎng)絡6軸運動控制器（可通過擴展模塊來擴展軸，支持多達32軸），自帶六個脈沖軸接口包含差分脈沖輸出和差分編碼器輸入），支持脈沖驅(qū)動器和EtherCAT總線驅(qū)動器混合使用。
脈沖輸出頻率最大可達10MHZ，EtherCAT總線的通訊周期最快可達250微秒。
支持4路PSO輸出，輸出口非獨立，不能四路同時輸出，每個系統(tǒng)周期比較輸出一次，即每個系統(tǒng)周期只能輸出一路比較信號。
ZMC460N雙總線控制器
ZMC460N雙總線控制器相比ZMC406所帶的資源更多，是正運動技術推出的新一代網(wǎng)絡60軸運動控制器（支持EtherCAT總線軸+RTEX總線軸+脈沖軸混合使用），自帶六個脈沖軸接口（包含差分脈沖輸出和差分編碼器輸入），通用輸出口支持配置為單端脈沖輸出，通用輸入口支持配置成單端編碼器輸入。
脈沖輸出頻率最大可達10MHZ，EtherCAT總線的通訊周期最快可達250微秒。
支持12路PSO輸出，輸出口獨立，支持12路同時輸出，每個系統(tǒng)周期可比較輸出多次，應用場景更為豐富。
這兩款控制器同屬高系列，功能強大，能滿足多種場合的需求，支持直線插補、連續(xù)插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、同步跟隨、虛擬軸設置、硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準輸出等功能；采用優(yōu)化的網(wǎng)絡通訊協(xié)議可以實現(xiàn)實時的運動控制。
應用程序可以使用正運動自主研發(fā)的ZDevelop軟件開發(fā)，或VC、VB、VS、C++Builder、C#等上位機軟件來開發(fā)。上位機開發(fā)調(diào)試時可以把ZDevelop軟件同時連接到控制器，程序運行時需要動態(tài)庫“zmotion.dll”。
下文以ZDevelop軟件開發(fā)為例。
控制器的基本參數(shù)說明如下表：
⊙PSO硬件比較輸出功能使用的是高速IO口，響應頻率為1MHz， 響應速度可以精確到微秒級別。
用戶可以使用ZDevelop軟件連接控制器，在ZDevelop軟件的在線命令欄發(fā)送“?*max”打印查看更多控制器規(guī)格參數(shù)，“?*set”查看打印指令參數(shù)值，?*port打印通訊通道。
1.下圖為ZMC406總線控制器的參考架構(gòu)：
ZMC406總線 控制器的常用接口說明如下表：
2.下圖為ZMC460N雙總線控制器的參考架構(gòu)：
ZMC460N雙總線控制器的常用接口說明如下表：
⊙均可通過CAN總線或EtherCAT總線擴展IO資源和軸資源。
二、PSO的技術介紹
PSO(position synchronized output)即位置同步輸出，本質(zhì)是通過采集實時的編碼器反饋位置(無編碼器可使用輸出的脈沖位置)與比較模式設定的位置進行比較，控制OP高速同步輸出信號，PSO示意圖如下。
PSO一般與激光器 (或點膠噴射閥等設備) 同步輸出信號進行相位同步，在運動軌跡的所有階段以恒定的空間(或者恒定時間)間隔觸發(fā)輸出開關，包括加速、減速和勻速段，從而實現(xiàn)脈沖能量均勻地作用在被加工物體上。
⊙PSO功能的特點就是能高速且穩(wěn)定的輸出信號 ， 因為輸出精度足夠高，所以能夠在整個運動軌跡中以固定的距離觸發(fā)輸出信號而不用考慮總體速度。
即在直線部分以很快的速度運動，而在圓角部分減速的同時也能保證輸出間距恒定，通常圓角加工部分在整個加工過程中占有比較小的部分，這樣在保證加工效果的同時，就可以最大限度地提高產(chǎn)能。
三、PSO相關指令介紹
實現(xiàn)PSO功能（即硬件比較輸出）功能使用的命令主要有“HW_PSWITCH2”、“MOVE_HWPSWITCH2”、“HW_TIMER”等，前兩個指令主要用于設定觸發(fā)比較輸出的距離，最后的命令是硬件定時，可配合前者使用精準控制輸出脈沖的寬度。
1 . HW_PSWITCH 2 -- 硬件位置比較輸出
（1）指令說明
通過設置比較條件，控制OP口連續(xù)高速輸出信號，控制器必須使用支持硬件比較輸出的輸出口，例如ZMC406可以使用OUT0/1/2/3口，ZMC460的OUT0-11均可使用。
支持比較脈沖軸的位置、編碼器的反饋位置和總線軸的位置。選用何種位置信息比較，與設置的ATYPE軸類型有關，比較的主軸帶編碼器輸入時，自動使用編碼器位置來觸發(fā)，不帶編碼器的場合便比較脈沖輸出。
可以使用“MOVEOP_DELAY”參數(shù)來調(diào)整輸出準確時刻。
（2）注意事項
一般控制器每個系統(tǒng)周期內(nèi)只能比較一次，系統(tǒng)周期通過“SERVO_PERIOD”查詢，此時當系統(tǒng)周期過大時，而比較輸出脈沖寬度小于系統(tǒng)周期時將會導致輸出異常。部分控制器如ZMC460N、ZMC504SCAN等，每個系統(tǒng)周期支持比較多次，即支持多個比較輸出口在同一周期輸出比較信號。
⊙“HW_PSWITCH2”與“MOVE_OP”精準使用同樣的硬件資源，不建議在同一個通道同時使用，可以在不同的通道同時使用。
調(diào)用TABLE位置數(shù)據(jù)時，在所有比較點完成前不要修改TABLE。
使用脈沖型電機時只有ATYPE為4時才是比較反饋位置(MPOS)，默認出廠的ATYPE為1或7比較的是命令位置(DPOS)。
（3）指令語法
HW_PSWITCH2(mode, [...])
mode模式不同，后面需要填寫的參數(shù)也不同，詳情需參考Basic手冊的語法說明。
舉兩個簡單且典型的模式展開描述。
A.Mode=1：單軸比較
HW_PSWITCH2( mode,opnum,opstate,tablestart,tableend[,direction])
mode：1-啟動比較器
opnum：對應的輸出口
opstate：第一個比較點的輸出狀態(tài)
tablestart：第一個比較點絕對坐標所在TABLE編號
tableend：最后一個比較點絕對坐標所在TABLE編號
direction：第一個點判斷方向，0坐標負向，1坐標正向，-1不使用方向
此模式較為簡單，需要借助TABLE寄存器，把需要比較輸出的位置坐標先存儲到TABLE寄存器，然后PSO控制OP口每到達一個比較點的位置便反轉(zhuǎn)一次，直到全部坐標點比較完成。示意圖如下，P表示比較點，展示六個比較點的OP輸出情況。
B.Mode=2：清除比較點
HW_PSWITCH2(2)
mode：2-停止并刪除沒完成的比較點
⊙使用前需要調(diào)用此模式，清除可能沒有比較完成的數(shù)據(jù)。使用過程中也可以發(fā)送此命令，停止比較。
Mode=6：矢量比較方式，周期模式，與HW_TIMER一起使用
HW_PSWITCH2( mode, opnum, opstate, vectstart, repes, cycledis)
mode：6-啟動比較器
opnum：對應的輸出口
opstate：第一個比較點的輸出狀態(tài)
vectstart：比較點VECTOR_MOVED當前運動距離
repes：重復周期，一個周期只比較一次
cycledis：周期距離，每隔這個距離輸出一次
此模式相對復雜一些，比較輸出的數(shù)據(jù)不參考TABLE，只需指定第一個觸發(fā)點的“VECTOR_MOVED”，比較周期的次數(shù)，每次輸出觸發(fā)的距離，“HW_TIMER”控制每到達一個周期觸發(fā)位置輸出的脈沖寬度和次數(shù)，參數(shù)設置可參考下方示意圖，紅色參數(shù)為HW_PSWITCH2指令的參數(shù)，橙色參數(shù)為HW_TIMER指令的參數(shù)。
此模式涉及的距離坐標均為矢量坐標，可用于單軸運動或插補運動模式下比較輸出。
例一： mode=1，單軸模式，比較TABLE的位置點。
示波器采樣波形如下： 到達TABLE的四個坐標點50,100,150,200，OP反轉(zhuǎn)。
例二： mode=6，周期模式，結(jié)合HW_TIMER使用。
示波器波形如下：
輸出口為OP(0)，第一次比較輸出的狀態(tài)為ON，第一個輸出點的矢量坐標為100，比較4次，間隔50的距離觸發(fā)一次。
每次觸發(fā)之后輸出OP的時間由HW_TIMER指令設置，HW_TIMER參數(shù)確定每次輸出脈沖的周期為100 ms，有效寬度為50ms，每個比較位置連續(xù)觸發(fā)2次。
YT模式下波形：
其他條件不變，將單軸運動改為MOVE(200,300)兩軸插補，波形如下，根據(jù)兩軸的合成矢量位置VECTOR_MOVED進行比較。
程序如下：
XYZ模式下輸出波形如下：
2.HW_TIMER -- 硬件定時
（1） 指令說明
硬件定時器，用于硬件比較輸出后一段時間后還原電平。“ HW_TIMER”只有1個，每次調(diào)用會強制停止之前的調(diào)用。
OP和MOVE_OP操作會關閉正在進行的HW_TIMER脈沖，這樣可以使用HW_TIMER來實現(xiàn)類似PWM的功能，OP輸出打開脈沖輸出，下一個OP輸出關閉脈沖輸出，當使用MOVE_OP精準輸出時，可以實現(xiàn)精準的PWM輸出無限脈沖功能。
使用“?*HW_TIMER”可以看到還有多少脈沖剩余。
（2）注意事項
每個周期輸出一次信號，指令的周期時間的設置一定要大于系統(tǒng)周期，否則輸出異常。 輸出口需要指定支持PSO功能的OP口。
（3）指令語法
HW_TIMER(mode, cyclonetime, optime, reptimes, opstate, opnum )
mode：0停止，2-啟動
cyclonetime：周期時間，us單位
optime：有效時間，us單位
reptimes：重復次數(shù)，啟動模式，reptimes =0時，軟關閉HW_TIMER，原來的脈沖沒有完成的，會繼續(xù)輸出完成
opstate：輸出缺省狀態(tài)，輸出口變?yōu)榉谴藸顟B(tài)后開始計時
opnum：輸出口編號，必須能硬件比較輸出的口
參數(shù)設置可參考下方示意圖，此指令的效果是固定時間周期輸出。
例子：
示波器采樣OP(0)波形如下： 采樣周期設置為1ms，表示橫軸時間的單位為1ms，延時100ms之后開始觸發(fā)OP高速輸出，指令作用的總時間為“10000us*30”。 第三個參數(shù)調(diào)整輸出脈沖的寬度。
3.MOVE_ HWPSWITCH2 -- 緩沖硬件比較輸出
此命令功能和用法同“HW_PSWITCH2”，區(qū)別是此命令會進運動緩沖區(qū)，在緩沖中執(zhí)行比較。
PSO指令說明
四、等間距輸出脈沖的例子
采用“HW_PSWITCH2”指令的模式6，結(jié)合“HW_TIMER”控制單個軸高速等距輸出。
五、ZDevelop查看PSO曲線
1.示波器采樣上例波形如下。
三段單軸直線運動，比較范圍為位置20-120，每隔一個單位距離比較一次，共比較100次，中間段由于是等距比較，運動速度較小，故OP反轉(zhuǎn)的速度變慢。OP保持高電平的時間是2ms。
2.XY模式下OP隨運動距離變化的波形如下。
可看出等距比較模式下，比較輸出不受運動速度的影響，輸出始終是均勻的。
視頻演示
本次，正運動技術運動控制器PSO位置同步輸出(一):硬件平臺與PSO指令簡介， 就分享到這里。
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