基于伺服電缸的定位控制系統設計

摘 要：伺服電缸是指由絲杠和伺服電機，一起組成的一體化新型產品。本篇文章主要介紹的伺服控制實驗設備硬件上包括伺服電缸，伺服放大器模塊，及三菱FX-3U系列PLC等組成；軟件上通過GX-Work2軟件進行PLC編程，通過MR-Configurator2進行伺服參數設定，從而實現基本的伺服位置控制。本設備在工業上主要用于物料運輸與定位功能，此設備也適用于教學實踐。

關鍵詞：伺服電缸；三菱FX-3U系列PLC；教學實踐

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.093

0 引言

隨著工業自動化的不斷發展，衍生出各種工業智能裝置，如機械手臂，柔性制造系統以及現場總線等控制系統。伺服電缸作為工業裝備中一個必不可少的產品，廣泛應用于各行各業，例如：電子，汽車，自動化產線等行業。傳統的氣缸已經無法滿足現代工業的精確要求，伺服電缸主要由氣缸和伺服電機組成，或者由絲杠和伺服電機組成，將電機的旋轉運動轉化為直線運動，從而實現精確的定位控制。并且通過伺服反饋系統實現了高精度的直線定位運動控制。本篇文章設計的伺服定位系統，利用三菱FX-3U系列PLC控制伺服電機進行定位運動，通過人機界面來實現對伺服電機的速度監控。

1 伺服位置控制裝置控制系統設計

如圖1所示為本文所詳述的伺服位置控制實驗裝置，主要有伺服電缸，傳感器，限位開關，伺服編碼器組成。控制系統主要由三菱FX-3U系列PLC，MR-JE伺服放大器等組成，實現鐵塊的位移和速度控制，通過人機界面實現對伺服電機的速度控制。本文主要簡介如何實現伺服電機的正反運轉及基本的定位控制。

2 PLC及伺服放大器系統接線圖

本設備的主要核心控制器為三菱FX-3U系列PLC，此款PLC性價比較高，計算速度更快，控制精度更高。通過連接MR-JE-10A伺服放大器實現對伺服電缸的定位控制。如圖3所示為PLC與伺服放大器接線圖。EMG表示強制停止按鈕；SON代表伺服開啟；LSP代表正轉行程末端；LSN表示反轉行程末端。Y4與35NP端口相連控制運動的方向；Y0與10PP端口相連用于輸入脈沖信號，定位控制。

3 伺服參數設定

完成PLC硬件接線后，利用GX-Work2軟件輸入設定程序，接下來應用MR-Configurator2伺服軟件進行參數設定，主要修改基本設置和位置控制這兩個功能里面的參數。由于在本次實驗中主要實現位置控制，所以在基本設置中控制模式選擇位置控制模式，如圖4所示。且電缸的運動是通過脈沖的輸入控制，在位置控制功能中，脈沖輸入形式選擇有符號脈沖列。

4 結束語

本篇文章論述的伺服實驗裝置主要用于生產流水線送料定位功能，通過伺服放大器實現伺服電缸的運動控制。控制系統核心使用的是三菱FX-3U系列PLC。執行機構為伺服電缸，相比傳統的氣缸，電缸運動更加平穩，更加精確。此實驗裝置也非常適用于教學，通過理實一體化的教學，更加深入理解所學知識。

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基金：“江蘇高校品牌專業建設工程資助項目”，項目編號：PPZY2015A088

作者簡介：曹嘉佳（1992-），女，江蘇江陰人，碩士，主要從事機電一體化專業的教學與科研工作。