基于PLC的两轴进给控制系统设计3 最终修改稿

基于PLC的两轴进给控制系统设计整个系统由伺服交流电机，伺服驱动器，PLC，FX2N-20GM组成。基本原理如下图。交流伺服电机选择交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。交流伺服电机有 精度高，适应性好，高速性能好等优点。 查资料获得的数控铣床参数表 上图。 转速计算 N=4*2/8*10*10*10*1=1000r/min经上面计算校核，我们决定选用三菱HC-SFS 301交流伺服电动机，其规格如下功率： 3kw 转速: 1000r/min 工作状态扭矩： 28.6N*m电机惯量： 100kg*cm2 负载惯量:：111kg*cm2 时间特性 250ms 由上计算有数据与电动机校核 1000r/min=1000r/min; 7.76N*m28.6N*m; 20.35kg*cm2100kg*cm2; 100ms250ms ；满足要求.PLC选型PLC选型的关键主要是能满足基本控制功能和容量，并考虑维护的方便性、备件的通用性、系统可扩展性以及能满足特殊功能要求等。这里采用三菱FX2N-48MT，它是FX系列中先进的微型PLC，具有高速、高性能的特性，一条基本指令运算时间为008uS，一条应用指令运算时间约为152100“s，输入点和输出点均为24点，满足输入输出。要求，有一定余量便于拓展，备用。输出点采用晶体管输出以获得快速性。伺服驱动器选型电动机为三菱HC-SFS 301,根据上图官方资料伺服驱动器选型为：MR-JS2-350A 如下为MR-JS2-350A可驱动电机表 三菱HC-SFS 301在列，如下为伺服电机驱动器端子功能表MR-JS2-350A运行控制分为位置控制模式和内部速度控制模式。位置控制模式： 由外部输入脉冲信号及正反转信号。 内部速度控制模式:.由外部输入正反转信号，转速为伺服驱动器内部设定。 控制模式选择：由LOP控制端设定。参数设置 伺服驱动器的功能及运行方式通过参数设置，具体参数的设置及说明可参见伺服驱动器使用说明书。 三菱FX2N-20GM硬件与编程 三菱FX2N-20GM（简称20GM）是一种小型智能化定位单元，其完备的功能完全可以与大中型PLC定位模块媲美。拥有完善的扩展接口（如图1所示），允许用户使用步进电机或伺服电机，并通过驱动单元来实现双轴的定位控制。20GM采用FX-VPS-E专用软件编制控制程序。流程图窗口由可视化的各种彩色符号块组成，用“有向连线”连接，具有形象、直观、简洁、易用的特点。双击对应的指令符号块即出现“参数设置”的形象化对话框，可以方便地进行操作。FX2N-20GM统称定位单元，是输出脉冲序列的专用单元，模块的输出脉冲数、脉冲频率可调，通过步进驱动器或伺服器控制。FX2N-20GM配有一种专用定位语言指令和顺序语言基本指令和应用指令进行编制位置控制程序，能够同时控制两个坐标轴，并可实现线性/圆弧插补功能，位置控制功能。设置参数方式:定位参数（参数0）：确定定位控制的单位、速度等I/O 控制参数（参数30）：确定与定位单元I/O 端口相关的内容，如规定程序号的方法等系统参数（参数100）：确定程序的存储器大小、文件寄存器的数目等。编程方式:一是采用专用指令代码（cod）编制定位程序，或可称为“主任务定位程序”。二是利用逻辑运算和逻辑功能指令编制的顺序控制程序， 编写定位程序使用SWOD5-FXVPS-E软件（1）行号（2）程序号程序号被赋给每一个定位程序，操作目的不同的程序所分配的程序号也不相同。可以通过一个数字开关或可编程序控制器来指定要执行的程序使用定位编程序时可以直接引用FX2N-20GM的特殊辅助继电器和特殊数据继电器名称使用PLC控制FX2N-20GM时要使用缓冲存储器(BFM)使用SWOD5-FXVPS-E软件编流程图程运行FXVPS-E软件1.画加工流程图2.设置监控位置坐标3.将定位器开关放在MENU,传送流程图到定位器中,将开关放在Auto中,接通START运行流程图,4.编制用可编程序控制器（PLC）进行通信FX2N-20GM定位单元被连接到FX2N系列PLC可编程序控制器上后,就可以设定诸如位移操作速度之类的定位数据还可以监控当前位置本部分解释说明了用可编程序控制器进行通信来执行这些操作.通过定位单元内部的缓冲存储器来使用可编程序控制器的FROM/TO指令就可以与可编程序控制器进行通信.下面这个示意图显示了可编程序控制器和定位单元之间的通信FROM指令把BFM中的内容读到可编程序控制器中，TO指令把可编程序BFM中缓冲存储号 为了保证定位精度，执行同零操作(即同机械原点)是必要的。运动轴同零的过程是：20GM接收到l亓1零命令后。按参数指定的网零速度和回零方向做零位返同移动，当接收到近点信号时，减速至爬行速度。同时零点信号计数开始，达到参数指定的数日时停机。这里需要指的是程序巾既有同机械零点义有回电气原点，两者有所不同。y轴电气原点是为了使用户在方便的位置上料而设定的，两z轴的电气原点是为了校正机械误差。根据以上器件选型，查看相关硬件说明书。和接线图。可以得到电气原理图。双轴伺服控制系统电气原理图此PLC程序将PLC的 M10-M25对应到 BFM#20， M30-M45对应到 BFM#21 M40-M47对应到 BFM#27命令分配表如下单步 X轴 M10 Y轴 M20 停止 X轴 M12 Y轴 M22零点返回 X轴 M14 Y轴 M24 开始 X轴 M11 Y轴 21基本启停，加减速，正反转试验，PLC 梯形图输入程序如下。对应的的指令表如下图。LD M8000TO K1 K20 K4M10 K1TO K1 K20 K4M30 K1程序校验无误，运行仿真结果符合要求。运行与仿真，插补功能试验。由于没有人机界面，现在将一段直线插补程序，圆弧插补程序输入PLC的ROM 运行，以验证系统的正确性与可行性。直线插补的流程与参数设置如图2所示；圆弧插补的流程与参数设置如图3所示。 图 2 图 3 PLC 的参数写入程序。 仿真结果图。元器件清单 ： FX2N-48MT PLC 1台 低压短路开关QF， 带灯常开按钮 SB 7个 带灯常闭按钮 SB 2个 接触器 KM 10个 继电器 KA 2个 交流伺服电机M 2台 交流伺服驱动器 2台 FX2N-20GM 1台 4mm2 6mm2 电线若干如下为三菱官方MR-JS2-350A接线图实例，根据