使用高级函数模块API进行运动轮廓开发

概览
有了来自Nation Instruments的LabVIEW NI SoftMotion模块，您可以使用LabVIEW项目对您的运动轴设置进行配置和测试，调节您的伺服电机。它提供了使用基于PLCOpen IEC 1131-3规范的高级函数模块API的运动轮廓编程的易用性。除了对全新NI C系列驱动器接口的本地支持之外，NI SoftMotion技术还提供了轴界面节点，可以用来添加专用I/O、定制控制算法或是与第三方驱动器的附加通信接口。此外，在结合SolidWorks Premium 3D CAD设计应用程序时，这个技术为运动控制应用程序和机械设计提供了数字原型开发功能。使用用于SolidWorks的NI SoftMotion，您可以在花费成本构建物理原型系统之前，对在SolidWorks中创建的系统用NI SoftMotion函数模块开发的实际运动轮廓进行仿真。

使用带有NI扫描引擎的NI SoftMotion
结合您的硬件使用NI SoftMotion函数模块或轴界面节点，您必须在LabVIEW项目中创建轴、坐标系和表格。这些项与运动I/O资源相关，在使用NI SoftMotion函数模块或轴界面节点创建运动控制应用程序时使用。使用轴管理器对话框将您的硬件与NI SoftMotion轴关联在一起。轴包含轨迹生成器、比例积分微分（PID）控制循环或步进输出以及监督控制。您可以将NI SoftMotion轴与仿真硬件或实际硬件关联在一起。伺服轴需要编码器反馈资源。开环步进轴不需要操作反馈。

您可以根据与NI SoftMotion轴进行关联的硬件，创建以下类型的轴：

NI 951x轴（扫描界面模式）
仿真轴
固态工作轴
无限制轴

图1：NI SoftMotion轴管理器对话框

使用配置坐标空间对话框将轴在坐标系中进行组织。坐标系是轴的逻辑组合，用来作为可以使用坐标系资源的NI SoftMotion函数模块的输入。使用坐标系，您可以指定多个轴运动，确保所有的轴在相同的时间开始和结束。这与在同一时刻开始并非坐标系组成部分的独立轴不同――轴开始运动是同步的，但停止运动却不是同步的。

图2：NI SoftMotion配置坐标系空间对话框

图3：含有完成配置的运动轴与坐标系空间的LabVIEW项目

所有运动控制I/O和执行信息都被加入全局扫描引擎内存映射，并在每个扫描周期进行更新。在同一个扫描周期中执行的函数模块在相同的扫描周期进行同步，其中包括线性、停止、调速和凸轮系统。这意味着您可以在同一个扫描周期中开始轴、坐标系、调速操作或是凸轮系统操作。然而，以同步方式开始的轴并不同步地结束。为了同步结束这些运动，您必须在同一时间计算结束所有轴运动的约束条件，或是配置坐标系从而能够自动计算这些数值。

由于函数模块执行是在扫描引擎周期内的，因此可能在响应外部事件时或是同步不同轴类型时等，会有较小的延迟。表1定义了最小延迟与最大延迟。

使用NI SoftMotion函数模块
LabVIEW NI SoftMotion模块提供了函数模块，用于构建使用函数模块编程模型的确定性运动控制应用程序。

LabVIEW具有基于IEC 61131-3工业控制系统编程国际标准的函数模块。这些函数模块为实时应用而设计，能够将其参数作为共享变量，用于人机界面（HMI）编程和状态监视中。您可以利用这些熟悉的工业函数模块和LabVIEW中的所有VI与函数，开发简单和复杂的工业测量与控制应用程序。

在Windows平台下安装了LabVIEW和LabVIEW实时模块后，您可以使用LabVIEW函数模块，它们与LabVIEW实时模块一起进行安装。LabVIEW NI SoftMotion安装附加的函数模块，提供运动控制函数，并且让您使用LabVIEW项目来配置并测试您的运动轴设置，调节伺服电机。LabVIEW NI SoftMotion包含在LabVIEW的平台DVD中。您可以安装模块的30天试用版或使用限制功能的免费版模块。

函数模块使用LabVIEW编写，设计用于非阻塞确定性执行的实时应用中，使得它们适用于对时间确定性要求非常严格的代码中。函数模块的每个实例都有唯一的名称和可重入执行的内存空间。因此，您可以在应用程序中独立使用这些函数模块。举例而言，您可以使用PID函数模块的每个实例控制一个独立的系统。

在应用中使用的函数模块在LabVIEW项目中可见，并且能够远程访问每个终端中的共享变量。您可以在函数模块的属性页面中配置这些终端和变量。

在默认设置下，终端变量被配置为单线程实时FIFO的共享变量，因此您可以在实时应用中使用，从而避免访问变量值时的抖动。您可以配置每个终端，从程序框图的终端中接收数值，或是从对应的共享变量或是常量中远程接收数值。

您可以将终端变量配置为网络发布共享变量，为HMI编程和远程监视提供远程参数数值访问。对于HMI编程，您可以在台式机或工业触摸屏计算机的LabVIEW应用程序中使用