4. NJ/NX控制器运动控制基础

NJ/NX 系列控制器的运动控制能力，核心并不在“会不会发脉冲”，而在于是否把轴对象、指令语义、同步关系和坐标系约定四件事配置正确。Sysmac Studio 中，运动控制功能通过 EtherCAT 或内置轴端口连接伺服驱动器，每个伺服轴在控制器内部映射为一个“轴变量”（如 MC_Axis000），所有运动指令都围绕这个轴变量展开。理解这一层映射关系，是后续所有配置和编程的前提。

一、轴配置：从物理伺服到逻辑轴

在 Sysmac Studio 的“运动控制设置”中，每个轴需要完成三类参数：轴类型与单位、机械减速比与行程、限位与原点。轴类型决定该轴是伺服轴、编码器轴还是虚拟轴；单位换算则把“脉冲/转”转换为“mm、度或用户单位”，这一步直接决定后续指令中的位置数值含义。

以一台丝杠导程 10 mm、减速比 1:1、编码器 23 位（8388608 脉冲/转）的伺服轴为例：若用户单位设为 mm，则每毫米对应脉冲数为 8388608 ÷ 10 = 838860.8 脉冲/mm。Sysmac Studio 会自动根据“每转脉冲数”和“每转移动量”计算电子齿轮比，无需手动填写分数。配置完成后，指令中写 100 即代表 100 mm，而不是 100 脉冲——这是初学者最容易混淆的地方。

软限位（Soft Limit）和原点（Home）也必须在此阶段设定。软限位以用户单位给出正负边界，原点则决定绝对坐标的零点。若原点未定义，绝对定位指令 MC_MoveAbsolute 将无法正确执行，控制器会报“原点未确立”错误。

二、运动控制指令：从使能到定位

NJ/NX 的运动指令遵循 PLCopen 规范，每个指令都有 Execute、Done、Busy、Error 等标准引脚。实际编程中，必须按顺序执行：先 MC_Power 使能轴，再 MC_Home 回原点，之后才能调用定位指令。

以绝对定位为例，MC_MoveAbsolute 的关键输入包括：Position（目标位置，用户单位）、Velocity（速度）、Acceleration、Deceleration、Jerk（加加速度）。若 Jerk 设为 0，则速度曲线为梯形；若设为非零值，则为 S 形曲线，可减少机械冲击。以下是一段典型的 ST 代码片段：

MC_Power(Axis := MC_Axis000, Enable := TRUE);
MC_Home(Axis := MC_Axis000, Execute := bHome);
MC_MoveAbsolute(Axis := MC_Axis000,
                Execute := bMove,
                Position := 150.0,
                Velocity := 200.0,
                Acceleration := 1000.0,
                Deceleration := 1000.0,
                Jerk := 5000.0);

执行后，通过 MC_Axis000.Act.Pos 可读取当前位置，MC_Axis000.Status.Standstill 判断轴是否停止。若 Error 置位，需检查 ErrorID，常见错误包括“超出软限位”“轴未使能”“原点未确立”。

三、电子齿轮与凸轮：同步控制的两种方式

电子齿轮（MC_GearIn）建立主轴与从轴之间的线性速度比例关系。例如主轴以 100 mm/s 运行，齿轮比设为 2:1，则从轴以 200 mm/s 跟随。齿轮比可在运行中通过 MC_GearInPos 或 MC_SetGearRatio 动态调整，适合需要变速同步的场合，如飞剪、追剪。

凸轮（MC_CamIn）则建立非线性位置映射关系。凸轮表由若干关键点（主轴位置、从轴位置）定义，控制器在点之间进行插值。典型应用是包装机中“送料—切刀”的周期动作：主轴旋转 360° 对应从轴完成一次“下降—切割—上升”循环。凸轮表可在 Sysmac Studio 的凸轮编辑器中以图形方式绘制，也可通过 MC_CamTableSelect 选择已定义的表。

四、多轴协调入门：插补与坐标系

多轴协调的核心是插补。NJ/NX 支持直线插补（MC_MoveLinear）和圆弧插补（MC_MoveCircular），它们以“轴组”（Axes Group）为操作对象，而非单个轴。轴组需要在运动控制设置中预先定义，指定哪些轴参与、以何种坐标系（通常为直角坐标系）工作。

以 XY 平台为例，定义轴组 MC_Group000，包含 X 轴和 Y 轴。调用 MC_MoveLinear 时，输入目标点 (X:=100, Y:=80)，控制器会自动计算两轴的合成速度与各自速度分量，保证刀具沿直线运动。若使用 MC_MoveCircular，则需指定起点、终点和圆心（或半径），控制器规划圆弧轨迹。

多轴协调的调试要点：先单轴点动确认方向与限位，再建立轴组并低速试运行插补，最后逐步提高速度并观察 MC_Group000.Act.Vel 与各轴 Act.Pos 是否同步。若出现轨迹偏差，优先检查轴组坐标系定义、各轴单位是否一致、以及是否所有轴都已使能并回原点。

掌握以上四部分——轴配置、指令调用、同步方式、轴组协调——就构成了 NJ/NX 运动控制的基础闭环。后续更复杂的多轴轨迹、机器人正逆解、视觉引导，都建立在这一层之上。