定位模块FX2N—1PG和伺服驱动实现纸张定位控制

王林

摘 要 采用三菱系列1PG定位模块改造传统单片机控制系统，能够实现精确定位，操作维护工作量减少，提高现场生产功效。主要采用三菱FX1n-24MR PLC，三菱GOT1020-LBL触摸屏、三菱伺服驱动器及三菱伺服电机实现。

【关键词】定位 伺服 位置控制 PLC

1 引言

我公司主要生产线路板，但生产设备大部分是公司从世界各国如（台湾，美国，德国等等）购回的二手设备，其中有多台纸张切割机在公司剪裁车间用来切割玻璃纤维树脂板，供压合多层板使用，该设备是台湾活全公司20年前生产的产品，由于采用单片机控制，按键无法更换，时常出现接触不良，控制器主板烧坏严重，经多次外发珠海多能维修，使用不到一星期又是同样故障发生，严重影响车间的产量。因此我们决定实施技术改造。控制精度要达到或者高于前系统，同时操作调试、显示更快捷方便。

2 单片机切割系统的组成及工作原理

原系统简述：该设备有三台电机拖动，分别是后段输送直流电机、切刀（0.75KW）异步电机和主传动步进电机。直流电机带动张力滚筒摇臂的齿轮，再带动调速板电位器来控制直流电机的启停和调速，该调速系统是独立控制回路。

控制器外围采用传统的继电器控制，主电源采用三相交流220V控制，装置控制电源采用直流24V开关电源供电。控制器和直流调速板采用220V供电。继电器KM、KA、YC1、YC2也采用24V供电。受单片机控制，外接I/O控制口用微动按钮操作，输出采用8段数码管显示（如图1所示）。

3 1PG和PLC控制的切割系统改造

3.1 工作原理

三菱FX1N-PLC采用顺序控制，操作按钮接在输入端，1PG通过排线与FX1N可编程控制器相连。1PG输入主要由两部分组成（分别是FX1N的交换数据、外部急停按钮），1PG输出到伺服控制器端口分为两部分（分别是方向控制FP和RP端、清除端CLR）。

伺服驱动器采用三菱MR-E-100A-KF003，工作电流100A，当伺服收到1PG发送的控制信号，驱动内部功率单元控制伺服电动机，在伺服电机的尾部有配套的三菱公司17位串行旋转编码器，编码器采用131072线（2的17次方）。编码器插头接入伺服驱动器的编码输入口从而形成闭环控制系统。（如图2所示）。

改造技术要点：

（1）原来的系统的继电器控制部分拆除。

（2）触摸屏与FX1N-24MR用485BD板通讯，可以采用半双工（2线式端子），现场采用全双工（4线式）。外接数字SG端子。

（3）触摸屏的24V电源直接由FX1N-24MR的直流电源引出。

3.2 输入、输出分配表

根据控制要求，编写输入、输出分配表（如表1所示）。

3.3 控制程序功能图

状态转移图采用顺控指令。（如图3所示）。

3.4 1PG定位程序

定位模块1PG共用32个缓冲寄存器BFM，编号为#0-#31。

第1句作用（132行）：#0-BFM设置脉冲速度为4096；

第2句：#1BFM、#2BFM设置进给速率为1000；

第3句：b3=0表示脉冲格式为双脉冲格式；

第4句：设置最大速度；

第5句：设置启动时的速度；

第6句：设置点动JOG速度；

第7句：设置原点返回速度；

第8句：原点返回爬行速度设置；

第9句：返回到停止时的最小脉冲数目；为0时将突然停止，易出安全事故。

第10句：#13-#14BFM原点位置设置；

第11句设置加减速度时间

272行开始时执行读操作（FROM指令），将组合K4M100输入数据转存到#25BFM中，用于执行操作命令；#29中采集到的数据放到D800中用于显示错误代码；#28BFM中采集到的数据转存到K3M200中，用于状态信息显示。

3.5 伺服系统调试参数说明

运行模式控制：采用位置控制方式，因此设置Pr.0=0000；

控制脉冲方式：Pr.21=0001，功能是将伺服电动机转数和转向控制方式设置为=PP（脉冲）+NP（方向）；

电子齿轮分子、分母参数设置：在位置控制模式需要设置伺服驱动器的电子齿轮值。设置规律：电子齿轮值=编码器产生的脉冲数/输入脉冲数.伺服编码器分辨率131072（也就是编码器旋转1周产生131072个脉冲），伺服驱动器输入4096个脉冲电动机旋转一周。

综合分析：电子齿轮值应为131072/4096=32，电子齿轮分子Pr.3设置为32，电子齿轮分母Pr.4设置为1。

4 結束语

理论和实践证明，使用三菱定位1PG模块较好的控制产品精度，再配合人机界面的控制，调试方便，修改运行参数快捷。实践检验证明设备控制精度和产品产量超过以前的系统。

参考文献

[1]刘光起，周亚夫编.PLC技术及应用[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]中国就业培训技术指导中心组织编写.典型工业设备电气控制系统安装调试与维护（三菱系列）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2011.

作者单位

中山市技师学院 广东省中山市 528400