通过编程创建凸轮

作为 CODESYS SoftMotion 版本 4.17.0.0， CamBuilder 功能块提供了在 IEC 应用程序中直接以编程方式创建凸轮的接口。

有关详细信息，请参阅示例：通过编程创建凸轮

使用 CamBuilder 功能块（自 SM 4.17.0.0 起）

在设备树中创建凸轮对象时，默认创建以下凸轮：

凸轮由三个五次多项式组成，具有以下四个边界值：

X	Y	V
0	0	0
120	120	1
240	240	1
360	360	0

要以编程方式创建此凸轮， CamBuilder 功能块首先声明：

VAR
    camBuilder : SMCB.CamBuilder;
END_VAR

在实现部分， CamBuilder 实例必须先初始化。三个类型的段 Poly5 然后可以使用 Append 方法：

camBuilder.Init();
 
camBuilder.Append(
    SMCB.Poly5(
	SMCB.BoundImplicit(),
	SMCB.Bound(120, 120, 1)));
camBuilder.Append(
    SMCB.Poly5(
	SMCB.BoundImplicit(),
	SMCB.Bound(240, 240, 1)));
camBuilder.Append(
    SMCB.Poly5(
        SMCB.BoundImplicit(),
        SMCB.Bound(360, 360)));

多项式通过左边界条件和右边界条件定义。在本例中， BoundImplicit 函数始终用于左边界。因此，将应用前一段的右边界条件。如果 BoundImplicit 函数用作第一个段的左边界，那么它从零开始：在这个例子中，Poly5 段位于 (X, Y, V, A) = (0, 0, 0, 0)。

当 MC_CamTableSelect 和 MC_CamIn 使用功能块，凸轮定义在 CamBuilder 最后必须将功能块转换为 MC_CamRef。有两种方法可以执行此操作，具体取决于调用 CamBuilder 的位置

在总线任务中调用 CamBuilder：

首先，声明部分必须通过相应的实例进行扩展：

VAR
    ...
    camRef : MC_CAM_REF;
    aCamSegments : ARRAY[1..3] OF SMC_CAM_SEGMENT;
END_VAR

然后是函数块实例 MC_CAM_REF 使用初始化和写入 Write 的方法 CamBuilder 功能块。

SMCB.InitCamRef(camRef, ADR(aCamSegments), XSIZEOF(aCamSegments));
camBuilder.Write(camRef);

在另一项任务（多任务、多核）中调用 CamBuilder：

首先，在 GVL 中创建 Cam 的多任务/多核安全实例，总线任务和 CamBuilder 任务均可访问该实例。

VAR_GLOBAL
    safeCam : SMCB.CAM_REF_MULTICORE_SAFE;
END_VAR

然后，从总线任务开始在另一个任务中创建摄像头。

为了确定总线任务中何时在另一个任务中写入新摄像头，程序会记住 CamId 在 STATE_INIT_ONLINE_TABLE_MULTITASK 在创建摄像头之前。
然后，在另一个任务中开始创建摄像头 STATE_START_CREATE_ONLINE_TABLE_MULTITASK 州。
然后，将创建的摄像头读入 STATE_READ_ONLINE_TABLE_MULTITASK 州。

PROGRAM BUS_TASK
VAR
    state : UDINT;
    error : SMC_ERROR;
    camIdBeforeCreate : UDINT;
    camSegments: ARRAY[0..99] OF SMC_CAM_SEGMENT;
    camRef: MC_CAM_REF;
END_VAR
VAR CONSTANT
    STATE_INIT_ONLINE_TABLE_MULTITASK : UDINT := 0;
    STATE_START_CREATE_ONLINE_TABLE_MULTITASK : UDINT := 10;
    STATE_READ_ONLINE_TABLE_MULTITASK : UDINT := 20;
    STATE_ERROR : UDINT := 1000;
END_VAR


CASE state OF
STATE_INIT_ONLINE_TABLE_MULTITASK:
    camIdBeforeCreate := GVL.safeCam.CamId;

    state := STATE_START_CREATE_ONLINE_TABLE_MULTITASK;

STATE_START_CREATE_ONLINE_TABLE_MULTITASK:
    CamBuilderTask.BuildCam := TRUE;

    state := STATE_READ_ONLINE_TABLE_MULTITASK;

STATE_READ_ONLINE_TABLE_MULTITASK:
    IF CamBuilderTask.Error THEN
        error := CamBuilderTask.ErrorId;
        state := state + STATE_ERROR;
    ELSIF GVL.safeCam.CamId <> camIdBeforeCreate THEN
        error := GVL.safeCam.GetCopy(
            camRef:= camRef,
            pCamSegments:= ADR(camSegments),
            arraySize:= XSIZEOF(camSegments));

        IF error = SMC_NO_ERROR THEN
            state := state + 10;
        ELSE
            state := state + STATE_ERROR;
        END_IF
    END_IF
END_CASE

在 CamBuilder 任务中，多任务/多核安全摄像头是通过调用编写的 CamBuilder.WriteMulticoreSafe():

PROGRAM CamBuilderTask
VAR_INPUT
    BuildCam : BOOL;
END_VAR
VAR_OUTPUT
    Error : BOOL;
    ErrorId : SMC_ERROR;
END_VAR
VAR
    camBuilder : SMCB.CamBuilder;
END_VAR

IF BuildCam THEN
    BuildCam := FALSE;

    camBuilder.Init();
    camBuilder.Append(SMCB.Poly5(SMCB.BoundImplicit(), SMCB.Bound(120, 120, 1)));
    camBuilder.Append(SMCB.Poly5(SMCB.BoundImplicit(), SMCB.Bound(240, 240, 1)));
    camBuilder.Append(SMCB.Poly5(SMCB.BoundImplicit(), SMCB.Bound(360, 360)));
     
    Error := camBuilder.IsErrorPending(errorID=> ErrorId);

    IF NOT Error THEN
        ErrorId := camBuilder.WriteMulticoreSafe(GVL.safeCam);
        Error := ErrorId <> SMC_NO_ERROR;
    END_IF
END_IF

隐式和显式边界条件

隐式边界条件定义为 BoundImplicit 确保与相邻段的过渡尽可能平稳。为此，需要使用 Bound 方法。因此，如果某段的左边界条件是隐式的，则前一段的右边界条件必须是显式的。相反，如果右边界条件是隐式的，则后一段的左边界条件必须是显式的。

最常见的用例大概是仅明确指定段的右边界条件，如上例所示。由于隐式左边界条件，段过渡自动尽可能平滑，并且定义区域中没有间隙。以下示例是一个简单的案例，偏离此方法是有帮助的：

从属轴应以恒定速度从位置 20 移动到 100：

camBuilder.Append(
    SMCB.Line(
        SMCB.Bound(20, 20),
        SMCB.Bound(100, 100)));

在此之前和之后， Poly5 段用于加速和减速：

camBuilder.Append(
    SMCB.Poly5(
        SMCB.BoundImplicit(),
        SMCB.BoundImplicit()));
camBuilder.Append(
    SMCB.Line(
        SMCB.Bound(20, 20),
        SMCB.Bound(100, 100)));
camBuilder.Append(
    SMCB.Poly5(
        SMCB.BoundImplicit(),
        SMCB.Bound(120, 120, 0)));

以此方式定义的凸轮在 Poly5 段中具有不必要的加速和减速阶段（速度以蓝色表示）：

为了避免这种情况，只需调整类型段中的主位置即可 Line （例如左边界从 20 到 30，右边界从 100 到 90）：

...
camBuilder.Append(
    SMCB.Line(
        SMCB.Bound(30, 20),
        SMCB.Bound(90, 100)));
...

无需调整字型 Poly5 因为它们会根据使用定义的边界条件自动尽可能平滑地添加到线段 BoundImplicit 功能。

错误处理

这 Append 方法 CamBuilder 功能块返回 TRUE 当成功添加段时，返回 FALSE 如果发生错误。发生错误后，无法再添加任何段，并且 CamBuilder 功能块必须使用重新初始化 Init 方法。可以使用 IsErrorPending 方法：

camBuilder.IsErrorPending(errorId=> errorId);

手动创建数据结构 MC_CAM_REF（SM 4.17.0.0 之前）

重要

建议使用 SM3_CamBuilder 图书馆 CODESYS SoftMotion 4.17.0.0。

凸轮的数据结构

在项目编译时，创建的凸轮数据将在内部转换为全局变量列表。通过单击显示生成的代码在凸轮编辑器中，您可以显示自动创建的全局变量。

每个凸轮由数据结构表示 MC_CAM_REF。您可以通过 IEC 程序或预处理函数和功能块访问此数据结构。它可通过 SM3_Basic 图书馆。

描述凸轮的功能块也可由 IEC 程序在运行时生成或填充。

例 7. 例子

数据结构定义：

TYPE mySMC_CAMTable_LREAL_10000_2 :
STRUCT
        Table: ARRAY[0..9999] OF ARRAY[0..1] OF LREAL;
        (* set all scaling definitions to 0 and 1
           result: all values of the table are not scaled *)
        fEditorMasterMin: REAL := 0;
        fEditorMasterMax: REAL := 1;
        fEditorSlaveMin: REAL := 0;
        fEditorSlaveMax: REAL := 1;
        fTableMasterMin: REAL := 0;
        fTableMasterMax: REAL := 1;
        fTableSlaveMin: REAL := 0;
        fTableSlaveMax: REAL := 1;
END_STRUCT
END_TYPE

实例化数据结构：

Cam: MC_CAM_REF;
Cam_PointArray : mySMC_CAMTable_LREAL_10000_2;

计算凸轮：

Cam.byType:=2;
Cam.byVarType:=6;
Cam.nTappets:=0;
Cam.strCAMName:='myCAM';
Cam.pce:= ADR(CAM_PointArray);
FOR i:=0 TO 9999 DO
        (* example cam: master 0..360, slave 0..100,
           constant velocity *)
        Cam_PointArray.Table[i][0]:=UDINT_TO_LREAL(I)/10000 * 360;             (* X *)
        Cam_PointArray.Table[i][1]:=UDINT_TO_LREAL(I)/10000 * 100;             (* Y *)
END_FOR
Cam.nElements:=10000
Cam.xStart:=0.0;
Cam.xEnd:=360.0;

手动生成的凸轮

无需使用凸轮编辑器即可在 IEC 程序中创建凸轮。

例 8. 例子

宣言：

VAR
i: INT;
CAM: MC_CAM_REF := (
        byType:=2, (* non-equidistant *)
        byVarType:=2, (* UINT *)
        nElements:=128,
        xStart:=0,
        xEnd:=360);
Table: SMC_CAMTable_UINT_128_2 := (
        fEditorMasterMin := 0, fEditorMasterMax := 360,
        fTableMasterMin := 0, fTableMasterMax := 6000,
        fEditorSlaveMin := 0, fEditorSlaveMax := 360,
        fTableSlaveMin := 0, fTableSlaveMax := 6000);
END_VAR

执行：

(* Create cam disk (example straight line); unambiguous *)
FOR i:=0 TO 127 DO
        Table.Table[i][0] := Table.Table[i][1] := REAL_TO_UINT(i / 127.0 * 6000);
END_FOR
(* Link pointer; must be done in every cycle! *)
CAM.pce := ADR(Table);

生成的凸轮可以在 MC_CamTableSelect 功能块及其输出再次用于 MC_CamIn。

编译凸轮定义

在编译时，类型变量 MC_CAM_REF 为凸轮创建。它们包括凸轮每个部分的描述。这种数据结构被传递给 MC_凸轮表选择 功能块。结构是 SM3_Basic 图书馆。

本节内容如下: