4. 单轴运动控制指令

在多轴同步与电子凸轮系统中，所有复杂的耦合运动最终都建立在单轴运动控制的基础之上。PLCopen 运动控制规范定义了一套与硬件无关的功能块接口，Bosch Rexroth 的 IndraMotion / ctrlX 平台均遵循这一规范。理解每个功能块的输入输出语义、执行时序和状态迁移，是正确编写轴控制程序的前提。本节围绕绝对定位、相对定位、速度运行、扭矩控制、点动与停止六类基本操作，说明其功能块用法与工程要点。

一、PLCopen 单轴功能块的基本约定

PLCopen 将运动控制功能块分为管理类（如 MC_Power）、运动类（MC_MoveAbsolute、MC_MoveRelative、MC_MoveVelocity、MC_MoveJog）、力矩类（MC_TorqueControl）和停止类（MC_Stop、MC_Halt）。所有运动功能块共享一组通用输入：Axis 为轴引用，Execute 为上升沿触发，Position、Velocity、Acceleration、Deceleration、Jerk 为运动参数，BufferMode 决定与前一指令的衔接方式。输出侧统一提供 Done、Busy、Active、CommandAborted、Error 与 ErrorID。

需要特别注意的是：Execute 是上升沿有效，保持为 TRUE 不会重复触发；若要再次执行同一指令，必须先将其复位为 FALSE。此外，Done 仅在定位类指令到达目标位置后置位一个周期，而 Active 在运动过程中持续为 TRUE，二者语义不同，不可混用。

二、绝对定位与相对定位

绝对定位使用 MC_MoveAbsolute，其 Position 参数是相对于轴坐标系原点的绝对坐标值。例如轴已回零，当前位置为 120 mm，执行 Position := 300.0，轴将运动到 300 mm 处。绝对定位要求轴已完成回零（Homing），否则坐标系无意义。

相对定位使用 MC_MoveRelative，其 Distance 参数是相对于指令触发时刻当前位置的增量。正号表示沿正方向运动，负号表示沿负方向运动。例如当前位置 300 mm，Distance := -50.0，轴将运动到 250 mm。相对定位不依赖回零状态，但每次执行的结果取决于触发瞬间的实际位置，因此不适合需要精确重复定位的场合。

两者在 BufferMode 上的选择也影响行为：mcAborting 会立即中止当前运动并接管，mcBuffered 则等待当前运动完成后再执行，mcBlendingLow/High/Previous/Next 用于速度过渡。在多轴同步场景中，通常使用 mcAborting 以保证指令的即时性。

三、速度运行与扭矩控制

速度运行使用 MC_MoveVelocity，轴以指定 Velocity 持续运行，直到被其他指令中止或调用停止功能块。该指令的 InVelocity 输出在轴达到设定速度后置位，可用于判断加速阶段结束。速度运行常用于传送带、卷绕等需要连续运转的轴。

扭矩控制使用 MC_TorqueControl，直接给定 Torque 值（单位通常为额定扭矩的百分比或 N·m，取决于驱动器配置）。该模式常用于张力控制、压装、拧紧等需要限制力矩的工艺。使用扭矩控制前，轴必须处于使能状态，且通常需要先切换到扭矩模式。扭矩控制与位置控制不能同时激活，切换时需通过 BufferMode 或先停止当前运动。

四、点动与停止

点动使用 MC_MoveJog，其 JogForward 与 JogBackward 为电平有效输入。当 JogForward 为 TRUE 时轴以 Velocity 正转，变为 FALSE 时按 Deceleration 减速停止。两个输入同时为 TRUE 时，轴按 JogBackward 方向运行（具体行为依实现而定，建议程序中互锁）。点动是调试和手动对位最常用的功能。

停止分为两类：MC_Halt 为受控停止，轴按 Deceleration 减速到零，停止后轴仍保持使能，可继续接受新指令；MC_Stop 为强制停止，执行后轴进入 Stopping 状态，必须复位 Execute 并重新使能才能恢复运动。急停回路应使用 MC_Stop 或硬件安全转矩关断（STO），而非 MC_Halt。

五、典型调用示例与参数说明

以下示例展示一个轴从使能到绝对定位的完整调用序列，参数为教学示例值，实际工程中需根据机械负载和驱动器能力调整。

// 1. 轴使能
MC_Power(
    Axis    := Axis1,
    Enable  := TRUE,
    EnablePositive := TRUE,
    EnableNegative := TRUE
);

// 2. 绝对定位到 300 mm
MC_MoveAbsolute(
    Axis         := Axis1,
    Execute      := bStartMove,   // 上升沿触发
    Position     := 300.0,        // 绝对坐标 mm
    Velocity     := 200.0,        // mm/s
    Acceleration := 1000.0,       // mm/s²
    Deceleration := 1000.0,       // mm/s²
    Jerk         := 10000.0,      // mm/s³
    BufferMode   := mcAborting
);

// 3. 点动
MC_MoveJog(
    Axis         := Axis1,
    JogForward   := bJogFwd,
    JogBackward  := bJogBwd,
    Velocity     := 50.0,
    Acceleration := 500.0,
    Deceleration := 500.0
);

// 4. 受控停止
MC_Halt(
    Axis         := Axis1,
    Execute      := bHalt,
    Deceleration := 2000.0,
    Jerk         := 20000.0
);

调用时需注意：MC_Power 的 Enable 必须保持为 TRUE，轴才处于使能状态；MC_MoveAbsolute 的 Execute 若一直为 TRUE，则只触发一次，需复位后再置位才能再次执行。若在运动过程中触发新的 MC_MoveAbsolute 且 BufferMode 为 mcAborting，原指令的 CommandAborted 会置位，新指令立即接管。

六、常见问题与排查要点

实际调试中，最常见的故障是轴未使能就调用运动指令，此时功能块会返回 Error 且 ErrorID 通常指向 AxisNotEnabled。其次是绝对定位前未回零，导致轴按错误的坐标系运动。第三是 Execute 未复位，导致第二次触发无效。第四是速度或加速度设置超过驱动器限制，触发跟随误差超限。排查时应先确认 MC_Power 的 Status 为 TRUE，再检查回零状态，最后核对运动参数是否在轴配置范围内。