基于SSCNET Ⅲ通訊協(xié)議的三菱伺服控制在沖壓行業(yè)的應(yīng)用

肖萬(wàn)彪，湯世松，佘志遠(yuǎn)，封 峰

（揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000）

近年來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)步愈發(fā)迅猛，傳統(tǒng)沖壓行業(yè)逐步從重型化到輕量化快速轉(zhuǎn)型。隨著自動(dòng)化沖壓進(jìn)程的持續(xù)發(fā)展，多機(jī)同步聯(lián)動(dòng)的生產(chǎn)模式逐漸替代傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)生產(chǎn)模式，生產(chǎn)效率得到顯著提升。

在高強(qiáng)度的搬運(yùn)模式下，伺服控制通過(guò)其穩(wěn)定高效的優(yōu)勢(shì)，逐步占領(lǐng)市場(chǎng)。本文主要以三菱控制系統(tǒng)Q712DS CPU 為例，介紹一種與沖壓相結(jié)合的伺服搬運(yùn)控制方式。

1 系統(tǒng)構(gòu)成及通訊協(xié)議

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)控制對(duì)象主要包括八臺(tái)壓力機(jī)、伺服轉(zhuǎn)運(yùn)材料系統(tǒng)。其中伺服控制部分使用三菱PLC Q03UDE、運(yùn)動(dòng)控制CPU Q172DS、伺服驅(qū)動(dòng)器MR-J4-40B、伺服電機(jī)HB-KR43.Q172DS 運(yùn)動(dòng)控制器支持USB/RS232/Ethernet,PERIPHERAL I/F 等多種通訊方式，具有可驅(qū)動(dòng)多軸（最大16 軸），運(yùn)算周期塊等特點(diǎn)。如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)布局圖

1.2 MT Developer2 軟件介紹

MT Devloper2 是用來(lái)進(jìn)行三菱伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)的綜合編程軟件。具有伺服數(shù)據(jù)設(shè)置、讀寫(xiě)、監(jiān)視、測(cè)試、運(yùn)動(dòng)控制模擬器等功能。

伺服程序一般使用于運(yùn)動(dòng)SFC 程序內(nèi)部，其主要用途為定位控制。通過(guò)運(yùn)動(dòng)SFC 程序及運(yùn)動(dòng)控制專用順控指令（伺服程序啟動(dòng)請(qǐng)求（D（P）.SVST））使用伺服程序進(jìn)行定位控制。由程序號(hào)、伺服指令及定位數(shù)據(jù)構(gòu)成。運(yùn)動(dòng)SFC 程序一般用于進(jìn)行一系列的動(dòng)作執(zhí)行和條件轉(zhuǎn)移控制，主要結(jié)合了伺服程序，START、步、轉(zhuǎn)移、END 等指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且，可通過(guò)伺服程序執(zhí)行定位控制、JOG 操作及手動(dòng)脈沖發(fā)生器操作。

1.3 SSCNET Ⅲ總線及數(shù)據(jù)通訊

SSCNET Ⅲ為三菱公司推出的新一代光纖運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)SSCNET Ⅲ專用通訊電纜連接三菱運(yùn)動(dòng)控制模塊與伺服馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)硬件之間的相互連接。與伺服馬達(dá)通訊速度高達(dá)150MHz，是傳統(tǒng)脈沖型速度的800 倍，最大傳輸距離可達(dá)1600m，通過(guò)SSCNET Ⅲ可實(shí)現(xiàn)真正的同步通訊。主機(jī)CPU、運(yùn)動(dòng)CPU及伺服之間的數(shù)據(jù)信號(hào)交互邏輯，如圖2 所示。

圖2 CPU 間的邏輯控制

2 軟件設(shè)置及程序設(shè)計(jì)

2.1 建立工程并配置硬件I/O

在GX Works 側(cè)建立一個(gè)工程并配置硬件I/O。根據(jù)實(shí)際選用CPU、智能模塊及輸入輸出配置對(duì)應(yīng)型號(hào)，并分配起始地址，如圖3 所示。

圖3 I/O 分配

2.2 分配站號(hào)及數(shù)據(jù)傳輸?shù)刂?/h3>

通 過(guò)GX Works2 設(shè) 置Q03UDE CPU 端1 號(hào)CPU 與2 號(hào)CPU 之間數(shù)據(jù)發(fā)送、接收區(qū)、起始地址、結(jié)束地址等。通過(guò)MT Developer2 設(shè)置伺服控制器端Q172DS CPU 時(shí)，需與Q03UDE 中的參數(shù)設(shè)置保持一致，如圖4 所示。

圖4 CPU 數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)置

2.3 程序設(shè)計(jì)

本文軟件編程是以GX WORKS 2、MT DEVELOPER 2 為軟件，以Q03UDE CPU 為主機(jī)控制器，Q172DS 為伺服控制器，GP-4601 為人機(jī)界面，編寫(xiě)PLC 程序和觸摸屏程序。

其中在MT 中對(duì)伺服系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、凸輪數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)控制SFC 程序、運(yùn)算程序、轉(zhuǎn)移程序，K 步定義分配等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)編程。如圖5 為伺服機(jī)械結(jié)構(gòu)及K 步編程。

圖5 伺服機(jī)械結(jié)構(gòu)及K 步編程

整個(gè)系統(tǒng)中，壓力機(jī)與伺服轉(zhuǎn)運(yùn)材料系統(tǒng)處于互鎖狀態(tài)，壓力機(jī)動(dòng)作，轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)禁止進(jìn)入模腔。轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)入壓力機(jī)移動(dòng)料片時(shí)，壓力機(jī)必須處于上死點(diǎn)，以保證安全。該系統(tǒng)中所有設(shè)備只要有一個(gè)處于報(bào)警狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該立即停止，并在觸摸屏上顯示報(bào)警信息，同時(shí)外部警示裝置觸發(fā)，防止事故發(fā)生。如圖6 為系統(tǒng)總控程序流程圖。

圖6 系統(tǒng)總控程序流程圖

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一條伺服自動(dòng)同步?jīng)_壓生產(chǎn)線，由8 臺(tái)開(kāi)式壓力機(jī)和一套三菱伺服控制系統(tǒng)構(gòu)成。總控結(jié)合伺服運(yùn)行狀態(tài)及各部分檢測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制壓力機(jī)離合器泵站運(yùn)行，達(dá)到整體方案同步實(shí)施，極大提高生產(chǎn)效率，其生產(chǎn)效率可達(dá)33 次/min。本設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，驗(yàn)證了方案的可靠性與穩(wěn)定性，為伺服控制的進(jìn)一步實(shí)施提供了依據(jù)。