基于plc的自动定位系统

基于PLC的自动定位系统滕立国,梁荣新广东技术师范学院广东广州510665摘要系统应用PLC可编程控制器、触摸屏、伺服驱动器、伺服电机等设备,实现低压动力母线侧板的自动定位以及冲孔的加工。系统安装调试后,经过两个月的运行测试,证实提出的系统操作简便、运行可靠。关键词PLC触摸屏伺服驱动器伺服电机中图分类号TP272文献标识码B文章编号1004373X20071606302AUTOMATICPOSITIONINGSYSTEMBASEDONPLCTENGLIGUO,LIANGRONGXINGUANGDONGPOLYTECHNICNORMALUNIVERSITY,GUANGZHOU,510665,CHINAABSTRACTTHISSYSTEMWASCOMPOSEDOFPLCPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER,OPERATIONTERMINAL,SERVODRIVERANDSER2VOMOTORANDITCOULDPOSITIONANDDRILLWORKPIECESAUTOMATICALLYAFTERDEBUGGING,BYTWOMONTHESMEASURENENT,THESYSTEMOPERATIONISSIMPLEANDRELIABLEKEYWORDSPLCOPERATIONTERMINALSERVODRIVERSERVOMOTOR收稿日期200703191引言在低压动力母线侧板的冲孔加工时,需要定位系统控制刀具相对于工件的定位,由一个定位点向另一个定位点移动。虽然用全功能数控系统可以实现定位的控制功能,但其价格十分昂贵,而且很多功能对定位控制来说是多余的。如果采用单片机来实现定位控制,需要进行复杂的二次开发,如设计硬件电路、接口电路、抗干扰电路及驱动电路、控制程序的开发1。PLC作为一种工业用计算机已被广泛应用于各类生产机械和生产过程的自动控制中,成为现代工业自动控制中不可替代的产品触摸屏是高科技人机界面产品,由于他简单易学、操作方便、图形显示比较直观等特点,已成为实现生产自动化的重要基础设备。PLC由于其运算速度快,指令丰富、功能强大、可靠性高、抗干扰能力强而广泛应用于各种工业控制场合。但是由于其本身不具备人机交互功能,在需要输入工艺参数场合时,使用触摸屏是一种很好的选择。在低压动力母线侧板的自动定位系统中,应用PLC、触摸屏、伺服驱动器、伺服电机及编码器等设备,能够对自动定位系进行精确的定位。2系统功能本系统采用日本三菱公司FX2N40MT的晶体管输出类型可编程控制器。触摸屏采用日本三菱公司F940GOT。伺服驱动器采用日本松下公司MINASA4系列驱动器。伺服电机是MSMD022P1V。编码器采用5线制增量式、分辨率为10000、脉冲数为2500P/R。系统结构见图1。系统工作原理见图2。图1系统结构图图2自动定位系统的工作原理PLC作为控制单元,是整个系统的控制核心。本系统应用了机械冲床台湾协易SN100TON单行程下死点的凸轮开关作为PLC控制程序中的一个输入信号X2。冲床每工作一个行程X2就闭合一次,PLC控制程序就向交流伺服驱动器输出一个脉冲信号,从而控制伺服电动机36现代电子技术2007年第16期总第255期嵌入式与单片机19942007CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP/WWWCNKINET执行每一步的定位动作。同时,产品程序通过触摸屏传输给PLC,经过逻辑运算来控制每一步定位所要移动的距离及冲孔的类型,并且通过RS422通信接口与触摸屏实时通信,为触摸屏的显示提供数据,并对触摸屏输入的信息进行处理。触摸屏主要用于操作人员对设备的控制以及监视设备的运行状态。工作中需要选择产品的系列号、规格等等,利用触摸屏内部的配方卡对产品的程序进行编辑和储存,可以实时显示所要冲孔的图形,并且通过触摸开关进行公、英制尺寸的转换,通过RS422通信接口与PLC进行实时通信,向PLC传输所要加工的孔代号及每一步孔位的距离。伺服驱动器的工作原理是接收PLC控制程序输出的脉冲信号,包括自动信号、手动信号、减速信号、原点信号等,并把此信号转换为控制伺服电机定子绕组依次开关频率、方向和脉冲数量的驱动信号,使电机运转,再通过减速机、联轴器带动模块式电动直线驱动系统来进行自动定位的工作。伺服电机里CT电流传感器测得的电流,经过伺服电机白带的编码器包括采样、运放模数转换等电路后,以系统的内部通信协议经过屏蔽双绞线反馈到伺服驱动器的CNSIG端口。3系统关键技术本系统的控制有2个关键的技术要点,一是伺服电动机每转所需指令脉冲数如何计算二是PLC的相对位置控制程序的编写。31伺服电动机每转所需指令脉冲数计算松下MINASA4系列驱动器具有电子齿轮功能,可以用来任意地设置每单位指令脉冲对应的电机速度和位移量脉冲当量。以下伺服驱动器的参数是用来对指令脉冲的频率进行分频或倍频设置的,参数PR48表示为指令脉冲分倍频第1分子设置范围010000参数PR49表示为指令脉冲分倍频第2分子设置范围010000参数PR4A表示为指令脉冲分倍频分子倍率设置范围017参数PR4B表示为指令脉冲分倍频分母设置范围010000而每转所需指令脉冲数的计算公式如下每转所需的指令脉冲数编码器分辨率PR4BPR48或PR492PR4A系统中编码器的分辨率为10000,记作F单位脉冲PULSE,而电机每转一圈所需脉冲数是F单位脉冲PULSE,那么指令脉冲分倍频分子PR48或PR49、分子倍率PR4A和分母PR4B必须满足下列公式FFPR48或PR492PR4APR4B32相对位置控制相对位置控制可采用DRVI指令实现,但DRVI指令只能在FX1N的PLC使用,这部分程序如图3所示。图3相对位置控制DRVI采用双字模式,D101D100设定输出的脉冲数目,D103D102是脉冲频率,脉冲从Y0输出。Y1决定电机的正反转,Y1ON时,电机正转,Y1OFF时,电机反转。PLC控制的系统流程图见图4。图4PLC控制流程4结语系统安装调试完成后,经过两个月的工作运行,完全达到了产品的生产工艺要求,符合产品的等级标准。该系统性能稳定、维护方便、操作使用简单,不但提高了工作效率、也提高了产品的经济效益。参考文献1韩庆瑶,刘崇伦,李巧红PLC在数控定位控制系统中的应用J精密制造与自动化,2006351532MITSUBISHITHEFXSERIESOFPROGRAMMABLECONTROLLERPRO2GRAMMINGMANUAL,20003高士杰PLC控制系统干扰的形成及对策J现代电子技术,2006,2911115117作者简介滕立国男,1973年出生,广东东莞人,本科,实验师。研究方向为电机与控制。梁荣新男,1959年出生