引 言

對單片機、工控機進行位置控制來說，采用可靠性高，程序編輯、修改和調(diào)試便捷的可編程邏輯控制器(PLC)以及定位模塊集成進行位置控制，無須花太多的精力放在硬件處理上，采用積木式結(jié)構(gòu)便可很快形成控制系統(tǒng)。

定位模塊FX2N-1PG是三菱PLC功能模塊之一 ，可單軸控制，脈沖輸出最大可達100 KB／s。針對定位控制的特點，該模塊具有完善的控制參數(shù)設定，如定位目標跟蹤、運行速度、爬行速度、加減速時間等。這些參數(shù)都可通過PLC的FROM／TO指令設定。除高速響應輸出外，還有常用的輸入控制，如正反限位開關(guān)、STOP、DOG(回參考點開關(guān)信號)、PG0(參考點信號)等。此外，還內(nèi)置了許多軟控制位，如返回原點、向前、向后等。對這些特定的功能，只要通過設置特定的緩沖單元已定義的位就可實現(xiàn)。

1、系統(tǒng)組成

圖1是采用FX2N-1PG定位模塊的位置控制系統(tǒng)組成。其中：滑臺的定位控制由交流伺服電機通過滾珠絲杠來帶動，滑臺的正反向運動由電機的正反轉(zhuǎn)控制，滑臺移動的速度由電機的轉(zhuǎn)速決定。伺服電機由MR-J2S伺服裝置驅(qū)動，MRJ2S接受FX2N-1PG定位模塊發(fā)出的正向或反向位置脈沖信號；FX2N-1 PG和FX2N-32MT通過數(shù)據(jù)線連接，進行數(shù)據(jù)通信。位置和速度數(shù)據(jù)由觸摸屏F930GOT通過RS422輸入。

伺服電機末端的光電編碼器將絲杠的角位移和電機轉(zhuǎn)速以脈沖的形式反饋至MR-J2S的CN2口，在MR-J2S中完成位置控制和速度控制。整個位置控制系統(tǒng)實際上是位置半閉環(huán)的伺服系統(tǒng)。

圖1 控制系統(tǒng)組成

2、系統(tǒng)接口

圖2是位置控制系統(tǒng)的接口示意圖。

圖2 系統(tǒng)接口

端口定義如下：

x0——正限位，接近開關(guān)SQO.0輸入；
x1——負限位，接近開關(guān)SQ1.0輸入；
x2——伺服準備好輸入信號，來自MR-J2S伺服驅(qū)動SV RDY輸出；
x3——伺服報警輸入，來自MR-J2S伺服報警ALM輸出；
x4——緊停開關(guān)輸入；
X5——伺服結(jié)束信號輸入，來自MR-J2S伺服驅(qū)動INP輸出；
Y0——緊停輸出；
Yl——伺服ON；
Y2——復位輸出；
Y3——伺服正限位輸出；
Y4——伺服負限位輸出；
Y5——伺服停止輸出。

回參考點接近開關(guān)SQ2.0與定位模塊FX2N-1PG的DOG相接，F(xiàn)X2N．1PG的正向FP和反向RP脈沖輸出口分別與MR J2S的PP和NP口相接，其余連線按標準連接。

3、程序編制

位置控制PLC程序由FX-PCS／WIN-C編程軟件實現(xiàn)。程序由定位模塊初始設定、參數(shù)計算、位置編輯及執(zhí)行、伺服狀態(tài)指示和報警等部分組成。

3.1 定位模塊初始化設定

在全行程位移x上，定位模塊初始化設定完成手動速度最高值設定、回參考點速度和接近速度設定、加減速時間設定、標志和狀態(tài)顯示設定等。其中，回參考點如圖3所示。

圖3 回參考點示意圖

回參考點功能啟動后，滑塊先以v1速度快速向參考點方向運動，碰到減速開關(guān)SQ2.0產(chǎn)生DOG信號，伺服電機轉(zhuǎn)速迅速降低，滑塊以v2接近速度慢速移動。當增量式光電編碼器產(chǎn)生一轉(zhuǎn)脈沖(零標志)時，電機停止，滑塊所停位置即為參考點位置。回參考點PLC梯形圖如圖4所示。

圖4 回參考點PLC梯形圖

3.2 定位位置和速度設定

在這一部分中，主要完成定位位置和速度設定，并在每一定位點執(zhí)行任務。圖5為定位控制和任務執(zhí)行示意圖。

圖5 定位控制和任務執(zhí)行

滑塊先以速度v1移至位置1，在位置1執(zhí)行任務A，完成后，再以速度 ：移至位置2，執(zhí)行任務B。依次類推，直到整個工序完成。相應的PLC梯形圖如圖6所示。

圖6 定位位置和速度設定的PLC梯形圖

4、結(jié)語

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，與數(shù)字式交流伺服系統(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，充分利用PLC的I／O，將每一定位點上所要完成的任務嵌套在定位程序中，充分發(fā)揮PLC順序控制的功能。本位置控制裝置在上海電機學院投入實驗、實訓已近3年，運行可靠，定位正確，擴展靈活，設備調(diào)試現(xiàn)場感強。另外，本裝置若采用二軸定位模塊，可實現(xiàn)平面定位的功能，以滿足平面定位的控制要求。

參考文獻
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