基于SSCNET Ⅲ通訊協議的三菱伺服控制在沖壓行業的應用

肖萬彪，湯世松，佘志遠，封 峰

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225000）

近年來，工業自動化的發展進步愈發迅猛，傳統沖壓行業逐步從重型化到輕量化快速轉型。隨著自動化沖壓進程的持續發展，多機同步聯動的生產模式逐漸替代傳統的人工搬運生產模式，生產效率得到顯著提升。

在高強度的搬運模式下，伺服控制通過其穩定高效的優勢，逐步占領市場。本文主要以三菱控制系統Q712DS CPU 為例，介紹一種與沖壓相結合的伺服搬運控制方式。

1 系統構成及通訊協議

1.1 系統構成

系統控制對象主要包括八臺壓力機、伺服轉運材料系統。其中伺服控制部分使用三菱PLC Q03UDE、運動控制CPU Q172DS、伺服驅動器MR-J4-40B、伺服電機HB-KR43.Q172DS 運動控制器支持USB/RS232/Ethernet,PERIPHERAL I/F 等多種通訊方式，具有可驅動多軸（最大16 軸），運算周期塊等特點。如圖1 所示。

圖1 系統布局圖

1.2 MT Developer2 軟件介紹

MT Devloper2 是用來進行三菱伺服運動控制系統的設計、調試和維護的綜合編程軟件。具有伺服數據設置、讀寫、監視、測試、運動控制模擬器等功能。

伺服程序一般使用于運動SFC 程序內部，其主要用途為定位控制。通過運動SFC 程序及運動控制專用順控指令（伺服程序啟動請求（D（P）.SVST））使用伺服程序進行定位控制。由程序號、伺服指令及定位數據構成。運動SFC 程序一般用于進行一系列的動作執行和條件轉移控制，主要結合了伺服程序，START、步、轉移、END 等指令來實現。并且，可通過伺服程序執行定位控制、JOG 操作及手動脈沖發生器操作。

1.3 SSCNET Ⅲ總線及數據通訊

SSCNET Ⅲ為三菱公司推出的新一代光纖運動控制網絡系統，通過SSCNET Ⅲ專用通訊電纜連接三菱運動控制模塊與伺服馬達，實現硬件之間的相互連接。與伺服馬達通訊速度高達150MHz，是傳統脈沖型速度的800 倍，最大傳輸距離可達1600m，通過SSCNET Ⅲ可實現真正的同步通訊。主機CPU、運動CPU及伺服之間的數據信號交互邏輯，如圖2 所示。

圖2 CPU 間的邏輯控制

2 軟件設置及程序設計

2.1 建立工程并配置硬件I/O

在GX Works 側建立一個工程并配置硬件I/O。根據實際選用CPU、智能模塊及輸入輸出配置對應型號，并分配起始地址，如圖3 所示。

圖3 I/O 分配

2.2 分配站號及數據傳輸地址

通 過GX Works2 設 置Q03UDE CPU 端1 號CPU 與2 號CPU 之間數據發送、接收區、起始地址、結束地址等。通過MT Developer2 設置伺服控制器端Q172DS CPU 時，需與Q03UDE 中的參數設置保持一致，如圖4 所示。

圖4 CPU 數據區設置

2.3 程序設計

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

其中在MT 中對伺服系統的機械結構、凸輪數據、運動控制SFC 程序、運算程序、轉移程序，K 步定義分配等內容進行詳細編程。如圖5 為伺服機械結構及K 步編程。

圖5 伺服機械結構及K 步編程

整個系統中，壓力機與伺服轉運材料系統處于互鎖狀態，壓力機動作，轉運機構禁止進入模腔。轉運機構進入壓力機移動料片時，壓力機必須處于上死點，以保證安全。該系統中所有設備只要有一個處于報警狀態，整個系統應該立即停止，并在觸摸屏上顯示報警信息，同時外部警示裝置觸發，防止事故發生。如圖6 為系統總控程序流程圖。

圖6 系統總控程序流程圖

3 結論

本文設計開發了一條伺服自動同步沖壓生產線，由8 臺開式壓力機和一套三菱伺服控制系統構成。總控結合伺服運行狀態及各部分檢測信號，實現控制壓力機離合器泵站運行，達到整體方案同步實施，極大提高生產效率，其生產效率可達33 次/min。本設計通過實際運行測試，驗證了方案的可靠性與穩定性，為伺服控制的進一步實施提供了依據。