FM354定位模塊控制式進給軸在我廠中的應用

朱豐光+++黎文淼+++李洪濱

摘 要：FM354定位模塊在我廠鐓粗機中用于進給軸的控制，負責鋼管進出鐓粗機。動作過程是先是進給軸快速前進，到達一定的距離轉為慢速，再慢速走完剩余距離停止，加工完成后，先是快速回退，然后減速停止，再轉到下一個工序。各進退動作由FM354定位模塊控制日本三菱伺服驅動器及伺服電機完成。文章分析了FM354定位模塊控制式進給軸的構成，三菱伺服電機與伺服驅動器的調試匹配，FM354定位模塊對伺服驅動系統的控制編程。

關鍵詞：FM354定位模塊；伺服電機；伺服驅動器

1 FM354定位模塊控制式進給軸的構成

（1）FM354模塊6ES7 354-1AH01-0AE0用于伺服電機的定位；（2）20針的前連接器；（3）日本三菱伺服驅動器MR-J2S-200A；（4）日本三菱伺服電機HC-SFS121；（5）FM354模塊X2接口與日本三菱伺服驅動器之間的連接電纜；（6）FM354模塊X3接口與伺服編碼器口的連接電纜；（7）S7-300CPU用于控制進退停止動作；（8）西門子相關組態編程軟件。

2 伺服電機與伺服驅動器的調試匹配

三菱伺服驅動器要求的進線電源為三相AC200V-230V，在我國使用需加裝三相AC380 V變AC220 V變壓器，在按圖紙說明進行線路連接過程中伺服驅動器的伺服電機動力端子（U，V，W）和伺服電機的電源輸入端子（U，V，W）相位必須一致。接線檢查無誤后，接通電源進行伺服控制器參數設定， MR-J2S-200A伺服驅動器在參數的安全及使用頻率的考慮之下，將參數區分為基本參數（No.0--19）擴展參數1（No.20--49）及擴展參數2（No.50--84）出廠設定為基本參數部分可供用戶設定修改，擴展參數不能設定修改。若有增益調整或更詳細的調整時，改變參數No.19的設定值，就可以修改擴展參數，當No.19為0000時只能設定修改基本參數，當No.19為000E時基本參數擴展參數都可以修改。修改參數的方法是：按“MODE”按鈕，顯示設定參數畫面，顯示參數號后按UP、 DOWN 按鈕改變參數號按SET2次指定參數的設定值閃爍使用UP DOWN改變設定值再按SET確定就完成了對參數的修改。

我廠使用的是位置控制模式，No.0設定為0000是不使用再生制動選件的位置模式，No.1設定0002為選用增量型編碼器，No.2設定0105是自動調諧模式自動調諧應答頻率為35Hz，內部速度指令No.8 為100、No.9為500、No.10為1000加減速時間常數No.11為50、 No.12為49。以上參數需斷電重起才能生效。啟動時，先以低速運轉確定方向，動作不對時檢查輸入信號，此三菱伺服控制器能依據模式適應控制，內置即時自動調整功能，因此伺服在運轉時會自動調整增益，不用再作一般的增益調整。自動調整模式調整的參數有位置控制增益No.6，負載慣性比No.34，位置增益2 No.35，速度控制增益No.36，No.37以及速度積分補償No.38，參數No.2的第1位是設定伺服系統整體的應答，應答頻率設定較大時，對指令的跟隨性及整定時間較短，但過大時，易發生振動，設置應答性時以不發生振動為原則。這樣通過以上方法步驟完成伺服電機與伺服驅動器的調試匹配。

3 FM354定位模塊對伺服系統的控制

FM354用模擬驅動接口（-10到+10V）控制三菱伺服驅動器。用增量型編碼器來確定進給軸的位置，利用位置來修正輸出電壓。

3.1 接線和安裝

FM354模塊的模擬驅動接口X2與三菱伺服驅動器的模擬量給定接口相連，FM354模塊的反饋編碼器接口X3與伺服的編碼器口相連。在上位機安裝STEP7編程軟件及FM354的組態軟件并進行硬件組態如圖1所示并配置參數。

3.2 程序編制

FM354參數的軟件包里包含了應用FM354相關的功能塊FC0、FC1、FC2、FC3和數據結構（UDT），復制、粘貼以上程序塊到S7-300站項目的程序塊Block下。使用UDT生成數據塊DB1，然后根據進給軸進退的具體情況，編寫運動控制程序。根據生產流程確定快速模式、慢速模式的需要條件即以上各M點，接著根據流程設定進給軸的快速值"DB_FM".CLEVEL_1慢速值"DB_FM".CLEVEL_2方向"DB_FM".DIR_P并編寫354模塊使能開啟及開啟模式所需要的條件。

編碼器的反饋值通過"DB_FM".ACT_VAL讀取，滿足喂入條件時伺服電機正向啟動并高速運行，編碼器開始記數，當送進（記數）約70%時，伺服電機慢速運行直到記數停止，伺服電機處于制動狀態喂入停止，加工完成滿足退出條件后伺服電機反向啟動并高速運行，伺服電機編碼器開始倒記脈沖，記數減少到30%左右時，伺服電機減速運動直至記數停止，伺服電機保持制動狀態。根據以上工藝編寫出相應的前進減速點程序：

同理可編寫出前進停止、后退減速、后退停止S7相應控制程序，從而完成整個由FM354為主導三菱伺服驅動器及電機等共同構成的進給軸控制

4 結束語

FM354定位模塊控制式進給軸不但能實現點到點的定位，并且響應速度和精度優良是高速機械設備定位任務的理想解決方案。endprint

摘 要：FM354定位模塊在我廠鐓粗機中用于進給軸的控制，負責鋼管進出鐓粗機。動作過程是先是進給軸快速前進，到達一定的距離轉為慢速，再慢速走完剩余距離停止，加工完成后，先是快速回退，然后減速停止，再轉到下一個工序。各進退動作由FM354定位模塊控制日本三菱伺服驅動器及伺服電機完成。文章分析了FM354定位模塊控制式進給軸的構成，三菱伺服電機與伺服驅動器的調試匹配，FM354定位模塊對伺服驅動系統的控制編程。

關鍵詞：FM354定位模塊；伺服電機；伺服驅動器

1 FM354定位模塊控制式進給軸的構成

（1）FM354模塊6ES7 354-1AH01-0AE0用于伺服電機的定位；（2）20針的前連接器；（3）日本三菱伺服驅動器MR-J2S-200A；（4）日本三菱伺服電機HC-SFS121；（5）FM354模塊X2接口與日本三菱伺服驅動器之間的連接電纜；（6）FM354模塊X3接口與伺服編碼器口的連接電纜；（7）S7-300CPU用于控制進退停止動作；（8）西門子相關組態編程軟件。

2 伺服電機與伺服驅動器的調試匹配

三菱伺服驅動器要求的進線電源為三相AC200V-230V，在我國使用需加裝三相AC380 V變AC220 V變壓器，在按圖紙說明進行線路連接過程中伺服驅動器的伺服電機動力端子（U，V，W）和伺服電機的電源輸入端子（U，V，W）相位必須一致。接線檢查無誤后，接通電源進行伺服控制器參數設定， MR-J2S-200A伺服驅動器在參數的安全及使用頻率的考慮之下，將參數區分為基本參數（No.0--19）擴展參數1（No.20--49）及擴展參數2（No.50--84）出廠設定為基本參數部分可供用戶設定修改，擴展參數不能設定修改。若有增益調整或更詳細的調整時，改變參數No.19的設定值，就可以修改擴展參數，當No.19為0000時只能設定修改基本參數，當No.19為000E時基本參數擴展參數都可以修改。修改參數的方法是：按“MODE”按鈕，顯示設定參數畫面，顯示參數號后按UP、 DOWN 按鈕改變參數號按SET2次指定參數的設定值閃爍使用UP DOWN改變設定值再按SET確定就完成了對參數的修改。

我廠使用的是位置控制模式，No.0設定為0000是不使用再生制動選件的位置模式，No.1設定0002為選用增量型編碼器，No.2設定0105是自動調諧模式自動調諧應答頻率為35Hz，內部速度指令No.8 為100、No.9為500、No.10為1000加減速時間常數No.11為50、 No.12為49。以上參數需斷電重起才能生效。啟動時，先以低速運轉確定方向，動作不對時檢查輸入信號，此三菱伺服控制器能依據模式適應控制，內置即時自動調整功能，因此伺服在運轉時會自動調整增益，不用再作一般的增益調整。自動調整模式調整的參數有位置控制增益No.6，負載慣性比No.34，位置增益2 No.35，速度控制增益No.36，No.37以及速度積分補償No.38，參數No.2的第1位是設定伺服系統整體的應答，應答頻率設定較大時，對指令的跟隨性及整定時間較短，但過大時，易發生振動，設置應答性時以不發生振動為原則。這樣通過以上方法步驟完成伺服電機與伺服驅動器的調試匹配。

3 FM354定位模塊對伺服系統的控制

FM354用模擬驅動接口（-10到+10V）控制三菱伺服驅動器。用增量型編碼器來確定進給軸的位置，利用位置來修正輸出電壓。

3.1 接線和安裝

FM354模塊的模擬驅動接口X2與三菱伺服驅動器的模擬量給定接口相連，FM354模塊的反饋編碼器接口X3與伺服的編碼器口相連。在上位機安裝STEP7編程軟件及FM354的組態軟件并進行硬件組態如圖1所示并配置參數。

3.2 程序編制

FM354參數的軟件包里包含了應用FM354相關的功能塊FC0、FC1、FC2、FC3和數據結構（UDT），復制、粘貼以上程序塊到S7-300站項目的程序塊Block下。使用UDT生成數據塊DB1，然后根據進給軸進退的具體情況，編寫運動控制程序。根據生產流程確定快速模式、慢速模式的需要條件即以上各M點，接著根據流程設定進給軸的快速值"DB_FM".CLEVEL_1慢速值"DB_FM".CLEVEL_2方向"DB_FM".DIR_P并編寫354模塊使能開啟及開啟模式所需要的條件。

編碼器的反饋值通過"DB_FM".ACT_VAL讀取，滿足喂入條件時伺服電機正向啟動并高速運行，編碼器開始記數，當送進（記數）約70%時，伺服電機慢速運行直到記數停止，伺服電機處于制動狀態喂入停止，加工完成滿足退出條件后伺服電機反向啟動并高速運行，伺服電機編碼器開始倒記脈沖，記數減少到30%左右時，伺服電機減速運動直至記數停止，伺服電機保持制動狀態。根據以上工藝編寫出相應的前進減速點程序：

同理可編寫出前進停止、后退減速、后退停止S7相應控制程序，從而完成整個由FM354為主導三菱伺服驅動器及電機等共同構成的進給軸控制

4 結束語

FM354定位模塊控制式進給軸不但能實現點到點的定位，并且響應速度和精度優良是高速機械設備定位任務的理想解決方案。endprint

摘 要：FM354定位模塊在我廠鐓粗機中用于進給軸的控制，負責鋼管進出鐓粗機。動作過程是先是進給軸快速前進，到達一定的距離轉為慢速，再慢速走完剩余距離停止，加工完成后，先是快速回退，然后減速停止，再轉到下一個工序。各進退動作由FM354定位模塊控制日本三菱伺服驅動器及伺服電機完成。文章分析了FM354定位模塊控制式進給軸的構成，三菱伺服電機與伺服驅動器的調試匹配，FM354定位模塊對伺服驅動系統的控制編程。

關鍵詞：FM354定位模塊；伺服電機；伺服驅動器

1 FM354定位模塊控制式進給軸的構成

（1）FM354模塊6ES7 354-1AH01-0AE0用于伺服電機的定位；（2）20針的前連接器；（3）日本三菱伺服驅動器MR-J2S-200A；（4）日本三菱伺服電機HC-SFS121；（5）FM354模塊X2接口與日本三菱伺服驅動器之間的連接電纜；（6）FM354模塊X3接口與伺服編碼器口的連接電纜；（7）S7-300CPU用于控制進退停止動作；（8）西門子相關組態編程軟件。

2 伺服電機與伺服驅動器的調試匹配

三菱伺服驅動器要求的進線電源為三相AC200V-230V，在我國使用需加裝三相AC380 V變AC220 V變壓器，在按圖紙說明進行線路連接過程中伺服驅動器的伺服電機動力端子（U，V，W）和伺服電機的電源輸入端子（U，V，W）相位必須一致。接線檢查無誤后，接通電源進行伺服控制器參數設定， MR-J2S-200A伺服驅動器在參數的安全及使用頻率的考慮之下，將參數區分為基本參數（No.0--19）擴展參數1（No.20--49）及擴展參數2（No.50--84）出廠設定為基本參數部分可供用戶設定修改，擴展參數不能設定修改。若有增益調整或更詳細的調整時，改變參數No.19的設定值，就可以修改擴展參數，當No.19為0000時只能設定修改基本參數，當No.19為000E時基本參數擴展參數都可以修改。修改參數的方法是：按“MODE”按鈕，顯示設定參數畫面，顯示參數號后按UP、 DOWN 按鈕改變參數號按SET2次指定參數的設定值閃爍使用UP DOWN改變設定值再按SET確定就完成了對參數的修改。

我廠使用的是位置控制模式，No.0設定為0000是不使用再生制動選件的位置模式，No.1設定0002為選用增量型編碼器，No.2設定0105是自動調諧模式自動調諧應答頻率為35Hz，內部速度指令No.8 為100、No.9為500、No.10為1000加減速時間常數No.11為50、 No.12為49。以上參數需斷電重起才能生效。啟動時，先以低速運轉確定方向，動作不對時檢查輸入信號，此三菱伺服控制器能依據模式適應控制，內置即時自動調整功能，因此伺服在運轉時會自動調整增益，不用再作一般的增益調整。自動調整模式調整的參數有位置控制增益No.6，負載慣性比No.34，位置增益2 No.35，速度控制增益No.36，No.37以及速度積分補償No.38，參數No.2的第1位是設定伺服系統整體的應答，應答頻率設定較大時，對指令的跟隨性及整定時間較短，但過大時，易發生振動，設置應答性時以不發生振動為原則。這樣通過以上方法步驟完成伺服電機與伺服驅動器的調試匹配。

3 FM354定位模塊對伺服系統的控制

FM354用模擬驅動接口（-10到+10V）控制三菱伺服驅動器。用增量型編碼器來確定進給軸的位置，利用位置來修正輸出電壓。

3.1 接線和安裝

FM354模塊的模擬驅動接口X2與三菱伺服驅動器的模擬量給定接口相連，FM354模塊的反饋編碼器接口X3與伺服的編碼器口相連。在上位機安裝STEP7編程軟件及FM354的組態軟件并進行硬件組態如圖1所示并配置參數。

3.2 程序編制

FM354參數的軟件包里包含了應用FM354相關的功能塊FC0、FC1、FC2、FC3和數據結構（UDT），復制、粘貼以上程序塊到S7-300站項目的程序塊Block下。使用UDT生成數據塊DB1，然后根據進給軸進退的具體情況，編寫運動控制程序。根據生產流程確定快速模式、慢速模式的需要條件即以上各M點，接著根據流程設定進給軸的快速值"DB_FM".CLEVEL_1慢速值"DB_FM".CLEVEL_2方向"DB_FM".DIR_P并編寫354模塊使能開啟及開啟模式所需要的條件。

編碼器的反饋值通過"DB_FM".ACT_VAL讀取，滿足喂入條件時伺服電機正向啟動并高速運行，編碼器開始記數，當送進（記數）約70%時，伺服電機慢速運行直到記數停止，伺服電機處于制動狀態喂入停止，加工完成滿足退出條件后伺服電機反向啟動并高速運行，伺服電機編碼器開始倒記脈沖，記數減少到30%左右時，伺服電機減速運動直至記數停止，伺服電機保持制動狀態。根據以上工藝編寫出相應的前進減速點程序：

同理可編寫出前進停止、后退減速、后退停止S7相應控制程序，從而完成整個由FM354為主導三菱伺服驅動器及電機等共同構成的進給軸控制

4 結束語

FM354定位模塊控制式進給軸不但能實現點到點的定位，并且響應速度和精度優良是高速機械設備定位任務的理想解決方案。endprint