EC-Motion Advanced - モーション制御ライブラリ
概要
EC-Motion Advancedは、CiA402®プロファイル対応ドライブ向けのモーション制御ライブラリであり、EC-Masterのアドオンとして提供されます。追加の専用ハードウェアを必要とせず、単軸および多軸のモーション制御を実現できます。
EC-Motionは、PLC（プログラマブルロジックコントローラ）スタイルのインターフェースを備えており、PLC環境やC++アプリケーションに容易に組み込んでサーボドライブを制御することができます。
内蔵の軌跡生成器（トラジェクトリジェネレータ）は、指定された動作条件（最大速度、加速度、減速度、ジャーク値）に基づいて、目標位置までの速度プロファイルを自動計算します。ジャーク制限付きの動作や、速度間のスムーズな切り替え（ブレンディング）にも対応しています。サーボドライブは、Cyclic Synchronous Position（CSP）モードまたはCyclic Synchronous Velocity（CSV）モードで動作可能です。
ソフトウェア構成
ライブラリには、軸を「Operation enabled」状態に切り替える McPower のような管理用ファンクションブロック、および軸を特定の位置へ移動させる McMoveAbsolute などのモーション制御用ブロックが用意されています。
軸が移動中であっても、次の動作コマンドは自動的にキューに登録され、現在の動作完了後に実行されます。
また、低／前／次／高といったブレンディングモードを使用することで、途切れのない一連の動作を実現できます。
ライブラリの中核であるトラジェクトリジェネレータは、動作開始前に加速・定速・減速といった各セクションを分割して計算します。加速および減速セクションでは、ジャーク制限を設定することが可能です。
滑らかな軸動作を実現するため、ジェネレータは毎サイクルごとに次の速度値を算出し、最終位置に到達するまで更新を続けます。軸レイヤーは動作モードに応じて、算出した速度を 目標位置（CSP） または 目標速度（CSV） に変換します。
設定と診断
EtherCAT 設定・診断ツール「EC-Engineer」 を使用することで、各軸のパラメータ設定を簡単に行えます。一度設定すれば、CiA402 対応のすべてのドライブをアプリケーションコードを変更することなく制御できます。
また、EC-Engineer の診断モードでは、各軸の入出力をリアルタイムでモニタリングできます。
モーションダイアログには現在位置やモーション状態などのライブデータが表示され、軸のオン／オフ切り替えや位置決め動作の実行も可能です。
主な特長
- 対応OS：Linux、Xenomai、FreeRTOS、QNX、VxWorks、RTX64 など
- 対応CPUアーキテクチャ：x86、x64、ARM、ARM64
- 単軸および多軸（カミング／ギアリング）制御に対応
- 高精度トラジェクトリジェネレータ搭載
- ジャーク制限付きモーションに対応
- 停止せずに連続動作できるブレンディング機能
- 動作中のパラメータ変更（連続更新）をサポート
- PLC 互換インターフェースによる容易な統合
- 管理系ファンクションブロック（Administrative Function Blocks）
- McPower：パワーステージのオン／オフを制御します。
- McSetPosition：座標系をシフトします。
- McReadParameter / McReadBoolParameter：パラメータ値を読み出します。
- McWriteParameter / McWriteBoolParameter：パラメータ値を変更します。
- McReadActualPosition：現在位置を読み出します。
- McReadActualVelocity：現在の速度を読み出します。
- McReadMotionState：現在の動作状態を取得します。
- McReadAxisInfo：軸に関する情報を読み出します。
- McReadAxisError：ファンクションブロックに直接関連しない一般的な軸エラーを表示します。
- McReset：エラーリセットを行い、「ErrorStop」状態から「Standstill」状態へ遷移させます。
- McCalcMoveProfile / McCalcMoveTimeAtPos：実際に動作せずに軌道や到達時間を計算します。
- 単軸モーションファンクションブロック（Single-Axis Motion Function Blocks）
- McStop：制御された停止動作を指令し、軸を「Stopping」状態に遷移させます。
- McHalt：制御された停止動作を指令し、軸を「Standstill」状態に遷移させます。
- McMoveAbsolute：指定した絶対位置への制御された動作を指令します。
- McMoveRelative：現在位置から指定距離分の相対移動を指令します。
- McMoveVelocity：指定した速度で継続的に動作するよう指令します（終わりのない連続動作）。
- McMoveContinuousAbsolute：指定した絶対位置への制御動作を行い、終了時の速度も指定します。
- McMoveContinuousRelative：指定した相対距離分の制御動作を行い、終了時の速度も指定します。
- 多軸モーションファンクションブロック（Multi-Axis Motion Function Blocks）
- McCamTableSelect：CAMテーブルを選択し、関連するテーブルとの接続を設定します。
- McCamIn：CAM制御を有効化します。
- McCamOut：スレーブ軸をマスター軸から即座に切り離します。
- McGearIn：スレーブ軸とマスター軸の速度比を設定します。
- McGearOut：スレーブ軸をマスター軸から切り離します。
メリット
- 追加のモーションコントローラ不要 → ハードウェアコスト削減
- EC-Master とのシームレス統合 → 開発効率向上
- 多くの OS／CPU に即対応 → セットアップ時間短縮
- モーション制御とメインデバイススタックを一括提供 → 導入と管理を簡素化