淺談FX2n—1PG的定位控制

摘 要：在定位控制系統(tǒng)中，常常需要采用大量的傳感器作定位控制，使得在工程中安裝的位置控制器較多，而且在較遠(yuǎn)程的位置安裝更不方便，容易受外界的影響出現(xiàn)信號(hào)誤差，造成位置偏差。本文主要介紹三菱PLC定位模塊1PG在定位控制中的應(yīng)用，并通過實(shí)例介紹了與PLC的硬件聯(lián)接與軟件編程方法。

關(guān)鍵詞：定位模塊 控制 運(yùn)行方式

位置控制在自動(dòng)化控制工業(yè)領(lǐng)域中，一直是人們關(guān)注的問題。位置控制從初始的機(jī)械開關(guān)再到現(xiàn)在的傳感器，定位控制從以前通過編碼器反饋信號(hào)到現(xiàn)在的1PG、20GM等定位模塊，人們一直在想辦法讓位置控制變得更可靠、更便捷。

對(duì)于定位控制，PLC無疑是被首先選擇的，它可靠性高，程序編輯、修改和調(diào)試便捷。另外，在PLC擴(kuò)展一個(gè)定位模塊無需在硬件處理上花太多的精力，而且它可以采用積木式結(jié)構(gòu)不斷擴(kuò)展，從而有效地控制1臺(tái)到8臺(tái)的定位模塊可實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)的控制方式。

一、FX2n-1PG簡(jiǎn)介

FX2n-1PG脈沖輸出模塊相當(dāng)于一種脈沖發(fā)生器單元。1PG脈沖輸出模塊是一種根據(jù)PLC功能指令FROM/TO指令進(jìn)行與FX系列PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的特殊功能模塊。用一臺(tái)FX-1PG脈沖模塊可以獨(dú)立進(jìn)行軸定位控制，而一臺(tái)PLC則最多可連接8臺(tái)1PG，也就是說可以實(shí)現(xiàn)8個(gè)獨(dú)立的操作。

FX-1PG脈沖輸出模塊的主要技術(shù)指標(biāo)如下：①可輸出最高頻率為100kbit/s的脈沖；②定位目標(biāo)的追蹤、運(yùn)轉(zhuǎn)速度及各種參數(shù)通過PLC用FROM/TO指令設(shè)定；③除脈沖序列輸出外，還備有各種高速響應(yīng)的輸出端子，而其他的I/O通常需要通過PLC進(jìn)行控制；④編制定位用程序不需專用程序設(shè)計(jì)工具，用PLC的程序就可以控制。定位數(shù)據(jù)的設(shè)定和瞬時(shí)位置的顯示均可通過PLC實(shí)現(xiàn)。

二、系統(tǒng)的組成及控制方式

FX2n-1PG系統(tǒng)的組成要觀察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要而定。例如，只用1PG控制獨(dú)軸，即設(shè)備在單軌道上左右運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)就較為簡(jiǎn)單，如圖1所示。用一臺(tái)觸摸底屏、PLC、1PG模塊伺服電動(dòng)機(jī)等就可以組成了。若要多軸控制時(shí)，1PG定位控制系統(tǒng)可以采用積木式結(jié)構(gòu)便可以快速實(shí)現(xiàn)。所以1PG的控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、組合方面非常的便捷。

圖1

而且，1PG定位模塊的控制方式多樣，能適應(yīng)工作場(chǎng)所的不同工作要求，使定位控制更方便快捷。1PG有以下多種不同的控制方式。

1.手動(dòng)控制

它的控制方式只要有輸入運(yùn)行信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就按照當(dāng)前設(shè)定的運(yùn)行方式運(yùn)轉(zhuǎn)。若輸入信號(hào)停止，則電動(dòng)機(jī)也停止運(yùn)行。

2.回原點(diǎn)控制

當(dāng)1PG收到回原點(diǎn)信號(hào)，就按照設(shè)定的速度和方向運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)DOG端接收到停止信號(hào)，電動(dòng)機(jī)按照程序的設(shè)定停止在原點(diǎn)位置。

3.單速定位控制

1PG收到啟動(dòng)信號(hào)后，電動(dòng)機(jī)按照設(shè)定的速度和方向運(yùn)轉(zhuǎn)并停止在設(shè)定的位置。

4.中斷單速定位控制

1PG收到中斷信號(hào)后，電動(dòng)機(jī)按照設(shè)定的速度和方向運(yùn)轉(zhuǎn)返回原點(diǎn)位置。

5.雙速定位控制

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，首先以V1的速度向參考點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)，停止在位置P1，再以V2的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，并自動(dòng)停止在設(shè)定的位置P2。

6.不同速度控制

1PG可以在運(yùn)行過程中隨意地通過改變數(shù)據(jù)緩沖寄存器的值來改變電動(dòng)機(jī)的速度。

三、應(yīng)用實(shí)例

筆者將1PG應(yīng)用于柔性加工系統(tǒng)中的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制。它的主要作用是利用搬運(yùn)機(jī)器人，將流水線上的物件搬運(yùn)至加工平臺(tái)并進(jìn)行夾緊，若定位不準(zhǔn)，工件容易出現(xiàn)夾緊時(shí)變歪或裝夾不穩(wěn)。設(shè)備是通過PLC、1PG控制步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)，直線距離400mm，回原點(diǎn)爬行距離50mm。機(jī)器人在原點(diǎn)位置先將分揀流水線上的工件利用液壓設(shè)備夾緊，抬高再向右移動(dòng)400mm的距離，再將工件放至夾具中進(jìn)行夾緊。此時(shí)，要求機(jī)器人行走電動(dòng)機(jī)根據(jù)控制要求手動(dòng)運(yùn)行。手動(dòng)運(yùn)行要求：觸發(fā)一次右移信號(hào)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，機(jī)器人沿導(dǎo)軌右移，觸發(fā)結(jié)束即停止運(yùn)行；觸發(fā)一次左移信號(hào)，則機(jī)器人沿導(dǎo)軌左移，觸發(fā)結(jié)束即停止運(yùn)行；回原點(diǎn)，按下回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕后，機(jī)器人左移，當(dāng)?shù)竭_(dá)爬行傳送點(diǎn)時(shí)，機(jī)器人進(jìn)入爬行狀態(tài)，自動(dòng)返回原點(diǎn)然后停止。按以上的要求，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制有關(guān)的硬件聯(lián)接線路如圖2所示。

操作方法：在使用前，我們先把各參數(shù)點(diǎn)通過EV5300觸摸屏設(shè)置到PLC內(nèi)。

觸摸屏寄存器輸入 觸摸屏按鍵輸入

D0：最高速度

（脈沖個(gè)數(shù)可設(shè)為9900） M0：向左點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行按鍵

D1：最低速度

（脈沖個(gè)數(shù)可設(shè)為300） M1：向右點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行按鍵

D2：點(diǎn)動(dòng)速度

（脈沖個(gè)數(shù)可設(shè)為6000） M3：返回原點(diǎn)啟動(dòng)按鍵

D3：返回原點(diǎn)速度

（脈沖個(gè)數(shù)可設(shè)為6000） M4：?jiǎn)嗡俣榷ㄎ豢刂戚斎氚存I

D4：爬行速度

（脈沖個(gè)數(shù)可設(shè)為1000） M5：?jiǎn)?dòng)按鍵

D10：定位控制所需距離

（注意：因受導(dǎo)軌長(zhǎng)度限制最大不能超過99000）

與此有關(guān)的程序梯形圖如圖3所示。

圖2 硬件接線圖

圖3 程序梯形圖

利用PLC定位模塊可充分體現(xiàn)控制系統(tǒng)靈活、可靠性高的特點(diǎn)，與數(shù)字式直流步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可組成高精度的位置控制系統(tǒng)。在給出的PLC程序基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的工藝要求，將每一個(gè)定位點(diǎn)上所要完成的任務(wù)嵌套在定位程序中，充分發(fā)揮PLC順序控制的功能。該位置控制裝置在某精密加工企業(yè)投入使用已近一年，運(yùn)行可靠，定位正確，設(shè)備調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)感強(qiáng)。另外，本裝置若采用二軸定位模塊，可實(shí)現(xiàn)平面定位的功能，以滿足平面定位的控制要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]岳慶來.變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

（作者單位：廣東省國(guó)防科技技師學(xué)院）