定位模塊FX2N—1PG和伺服驅(qū)動實現(xiàn)紙張定位控制

王林

摘 要 采用三菱系列1PG定位模塊改造傳統(tǒng)單片機控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，操作維護工作量減少，提高現(xiàn)場生產(chǎn)功效。主要采用三菱FX1n-24MR PLC，三菱GOT1020-LBL觸摸屏、三菱伺服驅(qū)動器及三菱伺服電機實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】定位 伺服 位置控制 PLC

1 引言

我公司主要生產(chǎn)線路板，但生產(chǎn)設(shè)備大部分是公司從世界各國如（臺灣，美國，德國等等）購回的二手設(shè)備，其中有多臺紙張切割機在公司剪裁車間用來切割玻璃纖維樹脂板，供壓合多層板使用，該設(shè)備是臺灣活全公司20年前生產(chǎn)的產(chǎn)品，由于采用單片機控制，按鍵無法更換，時常出現(xiàn)接觸不良，控制器主板燒壞嚴重，經(jīng)多次外發(fā)珠海多能維修，使用不到一星期又是同樣故障發(fā)生，嚴重影響車間的產(chǎn)量。因此我們決定實施技術(shù)改造?？刂凭纫_到或者高于前系統(tǒng)，同時操作調(diào)試、顯示更快捷方便。

2 單片機切割系統(tǒng)的組成及工作原理

原系統(tǒng)簡述：該設(shè)備有三臺電機拖動，分別是后段輸送直流電機、切刀（0.75KW）異步電機和主傳動步進電機。直流電機帶動張力滾筒搖臂的齒輪，再帶動調(diào)速板電位器來控制直流電機的啟停和調(diào)速，該調(diào)速系統(tǒng)是獨立控制回路。

控制器外圍采用傳統(tǒng)的繼電器控制，主電源采用三相交流220V控制，裝置控制電源采用直流24V開關(guān)電源供電。控制器和直流調(diào)速板采用220V供電。繼電器KM、KA、YC1、YC2也采用24V供電。受單片機控制，外接I/O控制口用微動按鈕操作，輸出采用8段數(shù)碼管顯示（如圖1所示）。

3 1PG和PLC控制的切割系統(tǒng)改造

3.1 工作原理

三菱FX1N-PLC采用順序控制，操作按鈕接在輸入端，1PG通過排線與FX1N可編程控制器相連。1PG輸入主要由兩部分組成（分別是FX1N的交換數(shù)據(jù)、外部急停按鈕），1PG輸出到伺服控制器端口分為兩部分（分別是方向控制FP和RP端、清除端CLR）。

伺服驅(qū)動器采用三菱MR-E-100A-KF003，工作電流100A，當伺服收到1PG發(fā)送的控制信號，驅(qū)動內(nèi)部功率單元控制伺服電動機，在伺服電機的尾部有配套的三菱公司17位串行旋轉(zhuǎn)編碼器，編碼器采用131072線（2的17次方）。編碼器插頭接入伺服驅(qū)動器的編碼輸入口從而形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。（如圖2所示）。

改造技術(shù)要點：

（1）原來的系統(tǒng)的繼電器控制部分拆除。

（2）觸摸屏與FX1N-24MR用485BD板通訊，可以采用半雙工（2線式端子），現(xiàn)場采用全雙工（4線式）。外接數(shù)字SG端子。

（3）觸摸屏的24V電源直接由FX1N-24MR的直流電源引出。

3.2 輸入、輸出分配表

根據(jù)控制要求，編寫輸入、輸出分配表（如表1所示）。

3.3 控制程序功能圖

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖采用順控指令。（如圖3所示）。

3.4 1PG定位程序

定位模塊1PG共用32個緩沖寄存器BFM，編號為#0-#31。

第1句作用（132行）：#0-BFM設(shè)置脈沖速度為4096；

第2句：#1BFM、#2BFM設(shè)置進給速率為1000；

第3句：b3=0表示脈沖格式為雙脈沖格式；

第4句：設(shè)置最大速度；

第5句：設(shè)置啟動時的速度；

第6句：設(shè)置點動JOG速度；

第7句：設(shè)置原點返回速度；

第8句：原點返回爬行速度設(shè)置；

第9句：返回到停止時的最小脈沖數(shù)目；為0時將突然停止，易出安全事故。

第10句：#13-#14BFM原點位置設(shè)置；

第11句設(shè)置加減速度時間

272行開始時執(zhí)行讀操作（FROM指令），將組合K4M100輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到#25BFM中，用于執(zhí)行操作命令；#29中采集到的數(shù)據(jù)放到D800中用于顯示錯誤代碼；#28BFM中采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到K3M200中，用于狀態(tài)信息顯示。

3.5 伺服系統(tǒng)調(diào)試參數(shù)說明

運行模式控制：采用位置控制方式，因此設(shè)置Pr.0=0000；

控制脈沖方式：Pr.21=0001，功能是將伺服電動機轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)向控制方式設(shè)置為=PP（脈沖）+NP（方向）；

電子齒輪分子、分母參數(shù)設(shè)置：在位置控制模式需要設(shè)置伺服驅(qū)動器的電子齒輪值。設(shè)置規(guī)律：電子齒輪值=編碼器產(chǎn)生的脈沖數(shù)/輸入脈沖數(shù).伺服編碼器分辨率131072（也就是編碼器旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生131072個脈沖），伺服驅(qū)動器輸入4096個脈沖電動機旋轉(zhuǎn)一周。

綜合分析：電子齒輪值應為131072/4096=32，電子齒輪分子Pr.3設(shè)置為32，電子齒輪分母Pr.4設(shè)置為1。

4 結(jié)束語

理論和實踐證明，使用三菱定位1PG模塊較好的控制產(chǎn)品精度，再配合人機界面的控制，調(diào)試方便，修改運行參數(shù)快捷。實踐檢驗證明設(shè)備控制精度和產(chǎn)品產(chǎn)量超過以前的系統(tǒng)。

參考文獻

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作者單位

中山市技師學院 廣東省中山市 528400