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TwinCAT 電子凸輪手冊
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## 簡介

本文件實現TwinCAT電子凸輪使用配置與操作方法。

<i class="fa fa-pencil fa-fw"></i> 作者：林建安 [e-mail]

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## 目錄

[TOC]

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## 系統環境配置

### Mircrosoft Visual Studio 安裝

- 安裝版本: Visual Studio Professional 2015
- 軟體金鑰: HMGNV-WCYXV-X7G9W-YCX63-B98R2
- [安裝檔下載](https://drive.google.com/file/d/1yaLBa0s1NXx-FeFxjTw8GUOFfxjZ3HVb/view?usp=sharing)
- [安裝過程參考資料](https://www.itread01.com/content/1541589849.html)

### Beckhoff TwinCAT 安裝

- 安裝版本: v3.1 4024.4
- [安裝檔下載](https://drive.google.com/file/d/1f73-0XfsjnV4AqDWOLb0BhdQbwRJ70Oq/view?usp=sharing)
- [官方安裝教學](https://infosys.beckhoff.com/english.php?content=../content/1033/tc3_installation/447485323.html&id=)

## 建置TwinCAT專案

1. 打開 ==TwinCAT XAE Shell==，並點擊==New TwinCAT Project==創建專案。


- 載入EtherCAT設備

1. 為您的網路介面卡設備安裝TwinCAT驅動程式，點擊上方導航列==TwinCAT > Show Reaktime Ethernet Compatiable Devices==

2. 點擊==Compatiable devices(表示支援TwinCAT功能)== 下方的網卡，再點擊==Install==進行安裝，安裝完即可關閉視窗。

2. 展開左方選單 ==I/O== ，右鍵點擊==Device==下內==Scan==進行設備掃描

3. 勾選已連結設備，並按ok

> 此處EtherCAT設備為馬達驅動器

4. 此時會跳出 ==Scan for boxes== ，點選是

> 此動作是偵測該EtherCAT裝置下連接的設備(如:馬達)

5. 搜尋到馬達後，選擇馬達類型，選擇NC並按OK

:::info
:bulb: **提示**: Active Free Run一律選擇否。
:::

6. 此時可見左方選單已完成馬達與驅動器相關配置。

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## 建置PLC專案

1. 右鍵點擊左方選單==PLC==，選擇==Add New Item==

2. 選擇==Standard PLC Project==，並點擊==Add==

3. 新增完畢後，可於左方看見PLC專案樹狀清單

:::info
小提示 :mega:
- References: PLC專案所載入的函示庫
- DUTs: 結構、Enum定義
- GVLs: 全域變數定義
- POUs: PLC程式碼定義
:::

### 載入所需PLC函示庫

1. 右鍵點擊左方選單==References==，選擇==Add Library==

2. 搜尋==MC2==，並依序新增==Tc2_MC2==以及==Tc2_MC2_Camming==

使用電子凸輪功能
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## 方法1-使用PLC程式使用電子凸輪

### 配置電子凸輪主從軸

#### 新增主軸與從軸的變數

1. 點擊左方==PLC > CamExample > CamExample Project > POUs > MAIN(PRG)==，並在新增下方程式碼

master,slave:	AXIS_REF;


2. 點擊上方工具列==Activate Configuration==

3. 並點擊OK

4. 是否啟動Run模式，點擊取消，此處只為了將變數更新

#### 配置從軸
1. 雙擊==Motion > NC-Task 1 SAF > Axes > Axis 1==，切至==General==分頁，並將馬達名稱改為==slave==，此馬達為實際透過Ethernet連接的馬達

2. 切至==Setting==分頁，依序點選==Link To PLC==，馬達軸選擇==MAIN.slave==，並按OK

:::info
:bulb: **提示**: 此處若無出現變數可以選取，請確認新增全域變數後是否有執行Activate Configuration
:::

#### 新增主軸

1. 右鍵點擊==Axes==，並選擇==Add New Item==

2. 名稱取為==master==，並按OK

3. 切至==Setting==分頁，依序點選==Link To PLC==，馬達軸選擇==MAIN.master==，並按OK

### 新增電子凸輪程式

#### 新增凸輪狀態宣告
1. 右鍵點擊==DUTs==，選取==Add==選單下的==DUTs==

2. 名稱==camming_state==，Type選取==Enumeration==，並按下Open，此宣告用來判斷凸輪狀態

3. 並將下方程式碼貼於右方程式編輯區

TYPE camming_state :
(
	state_init,
	state_power,
	state_forward,
	state_pre_table1,
	state_camming1,
	camming_status,		
	state_error,
	state_reset
)INT;
END_TYPE


#### 新增凸輪功能模組輸出接口變數

點擊左方==PLC > CamExample > CamExample Project > POUs > MAIN(PRG)==，並在新增下方程式碼

camming_state:	camming_state;
CamInOut, CamOutOut, CamTableSelectOut, MoveMasterOut, MoveSlaveOut, ResetMasterOut, ResetSlaveOut:	ST_McOutputs; {*用於綁定模組輸出接口*}

完成後如下圖所示，並按下==Ctrl+S==儲存

#### 新增 [MC_CamIn](https://infosys.beckhoff.com/english.php?content=../content/1033/tcplclibmc2_camming/460403723.html&id=)
1. 右鍵點擊==POUs==選單下的==MAIN(PRG)==，選取==Add==選單下的==Action==

2. 名稱==camming==，Language選取==FBD==，並按下==OPEN==

3. 右鍵點擊程式編輯區，選擇==Insert Box==

4. 選取==Tc2_MC2_Camming->POUs->General->MC_CamIn==，並按下OK

並將圖塊名稱更改為==CamIn==後，跳出自動宣告視窗，並點擊ok，如下圖所示。

5. 依下圖完成==CamIn==方塊輸出與輸入定義

#### 新增 [MC_CamTableSelect](https://infosys.beckhoff.com/english.php?content=../content/1033/tf5050_tc3_nc_camming/1002328715.html&id=)

0. 於空白處按右鍵，並點擊==Insert network==新增空白格子

1. 右鍵點擊程式編輯區，選擇==Insert Box==

2. 選取==Tc2_MC2_Camming->POUs->General->MC_CamTableSelect==，並按下OK

並將圖塊名稱更改為==CamTableSelect==，並跳出自動宣告視窗，如下圖所示。

3. 依下圖完成==CamTableSelect==方塊輸出與輸入定義

#### 新增 [MC_CamOut](https://infosys.beckhoff.com/english.php?content=../content/1033/tf5050_tc3_nc_camming/1002381451.html&id=)

0. 於空白處按右鍵，並點擊==Insert network==新增空白格子

1. 右鍵點擊程式編輯區，選擇==Insert Box==

2. 選取==Tc2_MC2_Camming->POUs->General->MC_CamOut==，並按下OK

並將圖塊名稱更改為==CamOut==，並跳出自動宣告視窗，如下圖所示。

3. 依下圖完成==CamOut==方塊輸出與輸入定義

### 新增馬達運動函式

#### MC_MoveAbsolute

1. 右鍵點擊==POUs==選單下的==MAIN(PRG)==，選取==Add==選單下的==Action==

2. 名稱==move_m_s==，Language選取==FBD==，並按下==OPEN==

3. 右鍵點擊程式編輯區，選擇==Insert Box==

4. 選取==Tc2_MC2->POUs->Motion->Point To PointMotion ->MC_MoveAbsolute==，並按下OK

並將圖塊名稱更改為==MoveAbsoluteSlave==，並跳出自動宣告，如下圖所示。

5. 依下圖完成==MoveAbsoluteSlave==方塊輸出與輸入定義

#### MC_MoveVelocity

0. 於空白處按右鍵，並點擊==Insert network==新增空白格子

1. 右鍵點擊程式編輯區，選擇==Insert Box==

2. 選取==Tc2_MC2->POUs->Motion->MC_MoveVelocity==，並按下OK

並將圖塊名稱更改為==MoveVelocityMaster==，並跳出自動宣告視窗，如下圖所示。

3. 依下圖完成==MoveVelocityMaster==方塊輸出與輸入定義

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### 新增馬達啟動函式

0. 點擊==POUs==選單下的==MAIN(PRG)==，定義==MC_POWER==變數功能，如下圖所示

MC_Power:	MC_Power;


1. 右鍵點擊==POUs==選單下的==MAIN(PRG)==，選取==Add==選單下的==Action==

2. 名稱==power==，Language選取==ST==，並按下==OPEN==

3. 複製下方程式碼貼於程式編輯區

MC_Power(Axis:= master, Enable:= TRUE, Enable_Positive:= TRUE, Enable_Negative:= TRUE, Override:= 100);
MC_Power(Axis:= slave, Enable:= TRUE, Enable_Positive:= TRUE, Enable_Negative:= TRUE, Override:= 100);


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### 新增馬達重置函式

#### MC_Reset(Slave)

1. 右鍵點擊==POUs==選單下的==MAIN(PRG)==，選取==Add==選單下的==Action==

2. 名稱==reset==，Language選取==FBD==，並按下==OPEN==

3. 右鍵點擊程式編輯區，選擇==Insert Box==

4. 選取==Tc2_MC2->POUs->Administrative->Axis Functions->MC_Reset==，並按下OK

並將圖塊名稱更改為==ResetSlave==，並跳出自動宣告視窗，如下圖所示。

5. 依下圖完成==ResetSlave==方塊輸出與輸入定義

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#### MC_Reset(Master)

0. 於空白處按右鍵，並點擊==Insert network==新增空白格子

1. 右鍵點擊程式編輯區，選擇==Insert Box==

2. 選取==Tc2_MC2->POUs->Administrative->Axis Functions->MC_Reset==，並按下OK

並將圖塊名稱更改為==ResetMaster==，並跳出自動宣告視窗，如下圖所示。

3. 依下圖完成==ResetMaster==方塊輸出與輸入定義

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### 新增電子凸輪表

0. 於主程式內定義凸輪表參數，點擊==MAIN(PRG)==並新增下列程式碼至變數宣告區，按下==Ctrl+S==存檔，完成後如圖所示。

Table: ARRAY[1..4] OF MC_MotionFunctionPoint;


1. 右鍵點擊==POUs==選單下的==MAIN(PRG)==，選取==Add==選單下的==Action==

2. 名稱==table_point==，Language選取==ST==，並按下==OPEN==

3. 複製下方程式碼貼於程式編輯區

CamTable.ArraySize:=SIZEOF(Table);
CamTable.NoOfColumns:=1;
CamTable.NoOfRows:=4;
CamTable.pArray:=ADR(Table);
CamTable.TableType:=MC_TABLETYPE_MOTIONFUNCTION;

(*Link Mode*)
Table[1].FunctionType:=MOTIONFUNCTYPE_POLYNOM7_MM;
Table[1].MasterPos:=0;
Table[1].SlavePos:=250;
Table[1].PointIndex:=1;
Table[1].PointType:=MOTIONPOINTTYPE_TURN;
		
Table[2].FunctionType:=MOTIONFUNCTYPE_POLYNOM5;
Table[2].MasterPos:=135;
Table[2].SlavePos:=24;
Table[2].PointIndex:=2;
Table[2].PointType:=MOTIONPOINTTYPE_REST;
		
Table[3].FunctionType:=MOTIONFUNCTYPE_POLYNOM7_MM;
Table[3].MasterPos:=225;
Table[3].SlavePos:=0;
Table[3].PointIndex:=3;
Table[3].PointType:=MOTIONPOINTTYPE_REST;	

Table[4].FunctionType:=MOTIONFUNCTYPE_POLYNOM7_MM;
Table[4].MasterPos:=360;
Table[4].SlavePos:=250;
Table[4].PointIndex:=4;
Table[4].PointType:=MOTIONPOINTTYPE_TURN;

### 新增PLC主程式

1. 雙擊左方==MAIN(PRG)==

2. 新增兩個變數儲存馬達位置，如下所示，再確保程式碼內容與下方相同，若不相同請確認步驟是否有誤。

master_actpos,slave_actpos:		LREAL;

PROGRAM MAIN
VAR
	master,slave:	AXIS_REF;
	camming_state:	camming_state;
	CamInOut, CamOutOut, CamTableSelectOut, MoveMasterOut, MoveSlaveOut, ResetMasterOut, ResetSlaveOut:	ST_McOutputs; {*用於綁定模組輸出接口*}
	CamIn: MC_CamIn;
	CamTableSelect: MC_CamTableSelect;
	CamTable: MC_CAM_REF;
	CamOut: MC_CamOut;
	MoveAbsoluteSlave: MC_MoveAbsolute;
	MoveVelocityMaster: MC_MoveVelocity;
	MC_Power:	MC_Power;
	ResetSlave: MC_Reset;
	ResetMaster: MC_Reset;
	Table: ARRAY[1..4] OF MC_MotionFunctionPoint;
	master_actpos,slave_actpos:		LREAL;
END_VAR


3. 複製下方程式碼貼於右邊下方區塊

master(); {* 更新主軸資訊*}
slave();  {* 更新從軸資訊*}
power();  {* 馬達使能*}
camming();{* 電子凸輪程式*}
reset();  {* 馬達重設*}
move_m_s(); {* 馬達移動*}
table_point();	{* 凸輪表*}

{* 狀態控制*}

CASE camming_state OF
	{* 初始化 *}
	state_init:
		MoveVelocityMaster.Execute := FALSE;
		ResetMaster.Execute := FALSE;
		ResetSlave.Execute := FALSE;
		CamIn.Execute := FALSE;
		CamOut.Execute := FALSE;
		camming_state:=state_power;
	{* 馬達使能 *}
	state_power:
		IF master.NcToPlc.StateDWord.0 AND master.NcToPlc.StateDWord.0 THEN
			camming_state := state_forward;
		ELSIF master.Status.Error OR slave.Status.Error THEN
			camming_state := state_error;
		END_IF	
	{* 馬達作動 *}
	state_forward:
			MoveVelocityMaster.Execute:=TRUE;
			MoveAbsoluteSlave. Execute:=TRUE;
			IF master.Status.Moving AND MoveAbsoluteSlave.Done  THEN
				MoveVelocityMaster.Execute:=FALSE;
				MoveAbsoluteSlave.Execute:=FALSE;
				camming_state:=state_pre_table1;
			END_IF
		IF master.Status.Error OR slave.Status.Error THEN
			camming_state := state_error;
		END_IF	
	{* 凸輪表初始化 *}
	state_pre_table1:
		CamTableSelect.Execute:=TRUE;
		camin.CamTableID:=1;
		IF CamTableSelect.Done THEN
			camming_state:=state_camming1;
			CamTableSelect.Execute:=FALSE;
		END_IF
		IF master.Status.Error OR slave.Status.Error THEN
			camming_state := state_error;
		END_IF
	{* 電子凸輪作用 *}
	state_camming1:
		camin.Execute:=TRUE;
		IF camin.InSync THEN			
			camin.Execute:=FALSE;
			camming_state:=camming_status;		
		END_IF
		IF master.Status.Error OR slave.Status.Error THEN
			camming_state := state_error;
		END_IF
	{* 更新馬達資訊 *}
	camming_status:
		master_actpos:=master.NcToPlc.SetPos;
		slave_actpos:=slave.NcToPlc.SetPos;		
		IF master.Status.Error OR slave.Status.Error THEN
			camming_state := state_error;
		END_IF
	{* 錯誤處理 *}
	state_error:
		CamOut.Execute := Slave.Status.Coupled; (* 先解耦 *)		
		IF not Slave.Status.Coupled THEN
			IF Master.Status.Error OR Slave.Status.Error THEN
				camming_state := state_reset;	(* 軸報錯需要reset*)
			ELSE
				camming_state  := state_init;(*若功能塊報錯，不需要reset*)
			END_IF
		END_IF
	{* 重置 *}
	state_reset:
		ResetMaster.Execute := TRUE;
		CamTableSelect.Execute:=FALSE;
			ResetSlave.Execute := TRUE;
			IF ResetMaster.Done AND ResetSlave.Done THEN
				camming_state := state_init;
			ELSIF ResetMaster.Error OR ResetSlave.Error THEN
				camming_state := state_init; 
			END_IF
END_CASE


4. 點選上方工具列==Activate Configuration==進行PLC程式編譯，並按下OK

5. 接著出現此確認視窗，此處選擇==確定==

6. 跳至[新增可視化圖表資訊]

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## 方法2-使用圖形化介面使用電子凸輪

### 建立電子凸輪表

1. 右鍵點擊左方==Table==選單下的==Add New Item==

2. 跳出==Insert Master==視窗，點選OK

3. 此時會跳出此視窗，說明此凸輪表僅能暫存使用(需有授權才能存檔) ，點選確定

:::warning
此方法所建立的電子凸輪表，專案關閉後即會消失，方法1則不會。
:::

4. 右鍵點擊左方==Master 1==選單下的==Add New Item==

5. 跳出==Insert Master==視窗，點選OK

6. 此時會跳出此視窗，說明此凸輪表僅能暫存使用(需有授權才能存檔) ，點選確定

:::warning
此方法所建立的電子凸輪表，專案關閉後即會消失，方法1則不會。
:::

7. 雙擊==Slave 1==進入關鍵點編輯工具

8. 點擊==Insert Point==於下方紅框中新增四個關鍵點，如圖所示

9. 並依照下圖指示修改線型與位置

10. 完成後如下圖所示

11. 雙擊==Master1==，將==Period==打勾，開啟週期循環模式

### 配置主從軸關係

1. 點選上方工具列==Activate Configuration==進行PLC程式編譯，並按下OK

2. 接著出現此確認視窗，此處選擇==確定==

3. 等待數秒後，右上方PLC控制列燈號會亮起，表示編譯完成。

4. 雙擊==slave==，進入==Parameter==選單，將==Position Lag Monitor==選項改為==FALSE==，再按下==Download==

5. 切換至==Online==選單，點選==Set==，並按下==ALL==啟動馬達

6. 將==Target Position==, ==Target Velocity==改為250，並按下綠色執行按鈕，將馬達位置移動到250

7. 將==Master Axis==選為==master==，==Coupling Mode==改為==Cam Profile==，==Table Id==改為1，最後按下==Couple==綁定關係

8. 雙擊==master==，進入==Online==選單，點選==Set==，並按下==ALL==啟動馬達

9. 切換至==Functions==選單，將==Start Mode==改為==Endless==，==Target Velocity==改為100，再按下Start馬達會開始進行電子凸輪運動

10. 按下==Stop==即可停止

:::warning
注意，此方法停止後要重新開始，請務必先將slave馬達回歸至250初始位置
:::

新增可視化圖表資訊
===

1. 右鍵點擊左方選單最上方專案名稱，選取==Add==選單下的==New Project==

2. 專案選擇==TwinCAT Measurement ==，類型選擇==YT Scope Project==

3. 右鍵點擊左方選單==YT Chart==，選擇選單下的==New Axis

4. 重複上個步驟，完成後如下圖所示

5. 右鍵點擊==Axis Group==，選擇==Rename==，將這個三個Group更名為==pos==, ==vel==, ==acc==，完成後如下圖所示。

### 配置位置圖表

1. 右鍵點擊==pos==，選擇==Target Browser==

2. 依照圖片指示展開==slave==目錄

3. 按住==ctrl==並選取==ActPos==, ==SetPos==,並按右鍵選擇==Add to Scope==

### 配置速度圖表

1. 右鍵點擊==vel==，選擇==Target Browser==

2. 依照圖片指示展開==slave==目錄

3. 按住==ctrl==並選取==ActVelo==, ==SetVelo==,並按右鍵選擇==Add to Scope==

### 配置加速度圖表

1. 右鍵點擊==acc==，選擇==Target Browser==

2. 依照圖片指示展開==slave==目錄

3. 按住==ctrl==並選取==ActAcc==, ==SetAcc==,並按右鍵選擇==Add to Scope==

電子凸輪運行測試
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1. 點選上方工具列==Activate Configuration==進行PLC程式編譯，並按下OK

若出現此錯誤

請前往TwinCAT安裝目錄

選取==win8settick==，右鍵以系統管理身分執行，重新開機後繼續回到此步驟

2. 接著出現此確認視窗，此處選擇==確定==

3. 等待數秒後，右上方PLC控制列燈號會亮起，表示編譯完成。

### 啟動馬達

4. 雙擊==slave==，進入==Parameter==選單，將==Position Lag Monitor==選項改為==FALSE==，再按下==Download==

4. 雙擊==master==或是==slave==，並切換至==Online==選單

5. 點擊==Set==，並按下==All==，啟動馬達。

6. 重複上兩個步驟，啟動另一個軸。

- 啟動圖表功能

1. 右鍵點擊==YT Chart==，選擇==Stacked Axes==，使圖表堆疊顯示。

2. 點擊右上方錄製按鈕，開始錄製圖表(此時圖表將會繪製馬達數據)

### 運行電子凸輪

1. 點擊PLC控制列的==Login==按鈕

2. 點擊YES下載程式到目標主機

3. 下載完成後，等待數秒，PLC控制列啟動與停止燈號會亮起。

4. 點擊==Start==馬達即開始運作電子凸輪，同時圖表會進行繪製。

5. 停止請點擊==Stop==按鈕

6. 停止圖表請按==Stop==按鈕

# 倍福工業電腦通訊
1. 點選左方選單==System==，於畫面中點擊 ==Choose Target==

2. 並選擇已與電腦連接的TwinCAT 主機，再點選OK


:::info
:bulb: **提示**: 如果主機硬體已確定接線但未出現於選單中，請確認TwinCAT EtherCAT模組是否安裝。

[安裝教學請點我](https://infosys.beckhoff.com/english.php?content=../content/1033/ethercatsystem/1036996875.html&id=)
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