定位模塊FX2N—1PG和伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)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(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，操作維護(hù)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(dòng)器及三菱伺服電機(jī)實(shí)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(tái)灣，美國，德國等等）購回的二手設(shè)備，其中有多臺(tái)紙張切割機(jī)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(tái)灣活全公司20年前生產(chǎn)的產(chǎn)品，由于采用單片機(jī)控制，按鍵無法更換，時(shí)常出現(xiàn)接觸不良，控制器主板燒壞嚴(yán)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(yán)重影響車間的產(chǎn)量。因此我們決定實(shí)施技術(shù)改造。控制精度要達(dá)到或者高于前系統(tǒng)，同時(shí)操作調(diào)試、顯示更快捷方便。

2 單片機(jī)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(tái)電機(jī)拖動(dòng)，分別是后段輸送直流電機(jī)、切刀（0.75KW）異步電機(jī)和主傳動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。直流電機(jī)帶動(dòng)張力滾筒搖臂的齒輪，再帶動(dòng)調(diào)速板電位器來控制直流電機(jī)的啟停和調(diào)速，該調(diào)速系統(tǒng)是獨(dú)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(jī)控制，外接I/O控制口用微動(dòng)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(dòng)器采用三菱MR-E-100A-KF003，工作電流100A，當(dāng)伺服收到1PG發(fā)送的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)內(nèi)部功率單元控制伺服電動(dòng)機(jī)，在伺服電機(jī)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(dòng)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(diǎn)：

（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(gè)緩沖寄存器BFM，編號(hào)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(jìn)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(dòng)時(shí)的速度；

第6句：設(shè)置點(diǎn)動(dòng)JOG速度；

第7句：設(shè)置原點(diǎn)返回速度；

第8句：原點(diǎn)返回爬行速度設(shè)置；

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

第10句：#13-#14BFM原點(diǎn)位置設(shè)置；

第11句設(shè)置加減速度時(shí)間

272行開始時(shí)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(cuò)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(yùn)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(dòng)機(jī)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(dòng)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(gè)脈沖），伺服驅(qū)動(dòng)器輸入4096個(gè)脈沖電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一周。

綜合分析：電子齒輪值應(yīng)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(shí)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(jī)界面的控制，調(diào)試方便，修改運(yùn)行參數(shù)快捷。實(shí)踐檢驗(yàn)證明設(shè)備控制精度和產(chǎn)品產(chǎn)量超過以前的系統(tǒng)。

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作者單位

中山市技師學(xué)院 廣東省中山市 528400