定位模塊FX2N—1PG和伺服驅動實現紙張定位控制

王林

摘 要 采用三菱系列1PG定位模塊改造傳統單片機控制系統，能夠實現精確定位，操作維護工作量減少，提高現場生產功效。主要采用三菱FX1n-24MR PLC，三菱GOT1020-LBL觸摸屏、三菱伺服驅動器及三菱伺服電機實現。

【關鍵詞】定位 伺服 位置控制 PLC

1 引言

我公司主要生產線路板，但生產設備大部分是公司從世界各國如（臺灣，美國，德國等等）購回的二手設備，其中有多臺紙張切割機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，該設備是臺灣活全公司20年前生產的產品，由于采用單片機控制，按鍵無法更換，時常出現接觸不良，控制器主板燒壞嚴重，經多次外發珠海多能維修，使用不到一星期又是同樣故障發生，嚴重影響車間的產量。因此我們決定實施技術改造。控制精度要達到或者高于前系統，同時操作調試、顯示更快捷方便。

2 單片機切割系統的組成及工作原理

原系統簡述：該設備有三臺電機拖動，分別是后段輸送直流電機、切刀（0.75KW）異步電機和主傳動步進電機。直流電機帶動張力滾筒搖臂的齒輪，再帶動調速板電位器來控制直流電機的啟停和調速，該調速系統是獨立控制回路。

控制器外圍采用傳統的繼電器控制，主電源采用三相交流220V控制，裝置控制電源采用直流24V開關電源供電。控制器和直流調速板采用220V供電。繼電器KM、KA、YC1、YC2也采用24V供電。受單片機控制，外接I/O控制口用微動按鈕操作，輸出采用8段數碼管顯示（如圖1所示）。

3 1PG和PLC控制的切割系統改造

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的交換數據、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）。

伺服驅動器采用三菱MR-E-100A-KF003，工作電流100A，當伺服收到1PG發送的控制信號，驅動內部功率單元控制伺服電動機，在伺服電機的尾部有配套的三菱公司17位串行旋轉編碼器，編碼器采用131072線（2的17次方）。編碼器插頭接入伺服驅動器的編碼輸入口從而形成閉環控制系統。（如圖2所示）。

改造技術要點：

（1）原來的系統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），現場采用全雙工（4線式）。外接數字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

狀態轉移圖采用順控指令。（如圖3所示）。

3.4 1PG定位程序

定位模塊1PG共用32個緩沖寄存器BFM，編號為#0-#31。

第1句作用（132行）：#0-BFM設置脈沖速度為4096；

第2句：#1BFM、#2BFM設置進給速率為1000；

第3句：b3=0表示脈沖格式為雙脈沖格式；

第4句：設置最大速度；

第5句：設置啟動時的速度；

第6句：設置點動JOG速度；

第7句：設置原點返回速度；

第8句：原點返回爬行速度設置；

第9句：返回到停止時的最小脈沖數目；為0時將突然停止，易出安全事故。

第10句：#13-#14BFM原點位置設置；

第11句設置加減速度時間

272行開始時執行讀操作（FROM指令），將組合K4M100輸入數據轉存到#25BFM中，用于執行操作命令；#29中采集到的數據放到D800中用于顯示錯誤代碼；#28BFM中采集到的數據轉存到K3M200中，用于狀態信息顯示。

3.5 伺服系統調試參數說明

運行模式控制：采用位置控制方式，因此設置Pr.0=0000；

控制脈沖方式：Pr.21=0001，功能是將伺服電動機轉數和轉向控制方式設置為=PP（脈沖）+NP（方向）；

電子齒輪分子、分母參數設置：在位置控制模式需要設置伺服驅動器的電子齒輪值。設置規律：電子齒輪值=編碼器產生的脈沖數/輸入脈沖數.伺服編碼器分辨率131072（也就是編碼器旋轉1周產生131072個脈沖），伺服驅動器輸入4096個脈沖電動機旋轉一周。

綜合分析：電子齒輪值應為131072/4096=32，電子齒輪分子Pr.3設置為32，電子齒輪分母Pr.4設置為1。

4 結束語

理論和實踐證明，使用三菱定位1PG模塊較好的控制產品精度，再配合人機界面的控制，調試方便，修改運行參數快捷。實踐檢驗證明設備控制精度和產品產量超過以前的系統。

參考文獻

[1]劉光起，周亞夫編.PLC技術及應用[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]中國就業培訓技術指導中心組織編寫.典型工業設備電氣控制系統安裝調試與維護（三菱系列）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011.

作者單位

中山市技師學院 廣東省中山市 528400