手轮在PLC简易数控系统中的应用-.pdf

冒霉玉 。 一j ． ⋯ 一 一 i jIj． 。 一 l |≯ j 手轮在 P L C简 易数控系统 中的应 用 武汉三菱工控技术中心 湖北4 3 0 0 7 0 黄风 三菱 F X 3 U P L C本身具备三个高速脉冲输出口，可 以连接三套伺服系统， 构成精密定位工作机械。其高速 脉冲输出口具备 I O O K B的输出频率。这样，由 F X 3 U构 成定位控制系统时就可以省略原来需要的脉冲发生单元 F X 2 N一1 P G或 F X I O G M定位单元，以比较节约的成本 组成多轴运动控制系统。实际构成定位控制系统时，很 多工作机械要求用手轮进行精确的定位，但是单独 由 P L C构成的运动控制系统内没有独立的手轮接口，如何 才能满足这类工作机械的要求呢 1 ． F X P L C使用手轮理论上的可能性 1 F X P L C内关于运动控制的指令三菱 F X P L C 内关于运动控制的指令有如下几条回原点指令，相对 定位指令；绝对定位指令。其程序指令如图 1 所示。 I M0 回原点指令 。 丽 蕊 z R N o 0 o K 加 。 X 。 。 Y 0 o 0 。 『 i 苔 j i j i D R V K 。 。 。 K 。 。 。 Y o 。 。 Y 。 。 4 图 1 F X P L C具有的定位控制指令 其构成的运动模式可以有三种回原点模式、点动 J O G模式、自动 定位模式。其点动 J O G运 行模式实际上是使用 了相对定位指令。而手轮模式与 J O G模式类似，如果要加入手轮运行模式，也必须在现 有的可以使用的指令基础上加以开发；要使用手轮运行 模式必须具备下列条件P L C输入接 口必须能接收手轮 的高速输入脉冲，并且识别正反向脉冲，这个输入的脉 冲值就作为定位的数据；而且，随着手轮输入脉冲的变 化，能相应的发出相对定位指令，或绝对值定位指令 ， 使伺服电动机跟随运动。 2 P L C程序的处理基于以上考虑，对 P L C程序 作了如下处理。 使用 F X P L C内部的高速计数器 C 2 5 1接收来 自手轮 的脉冲信号，高速计数器 C 2 5 1 具有双相双输入，手轮 的 A、B相脉冲信号接入 P L C的两个输入点。这样能及 时检测到手轮的正反转脉冲信号，高速计数器 C 2 5 1 内 的计数值随之增加或减少，而 C 2 5 1内的数值正可以作 为定位的数据。 使用手轮的目的一是为了获得足够慢的速度，二是 为了获得精确的位置数据，为最终的自动程序提供位置 数据。因此，在手轮模式下驱动电动机必须使用绝对值 指令 ，这样，通过监视当前寄存器的数值就能获得精确 的位置数据 。 2 ．实际接入手轮信号后遇到的问题及处理方法 1 手轮的输入信号选用的手轮是带 A 、B相脉 冲的手轮，工作电压 D C 1 2 V～D C 2 4 V，集电极开路输 出，A、B相脉冲信号分别接入 P L C的 x 0 、x1端，手 轮的 D C O V端与P L C输入信号的 C O M端相连，与其相 举例说明如果给 1 1 0 0赋值 1 ． ，则 F 5 4 ． 0状态为 1 ；如果给} } 1 1 3 2赋值 1 0 2 4 ． ，则仅 F 5 5 ． 2状态为 l ；如 果 G 5 4 ． 0状态为 1 ， lJ 1 0 0 01 ． ；如果仅 G 5 5 ． 2状态为 1 ， 1J 1 0 3 21 0 2 4 ． 。 4 ． 宏程序示例 0 9 0 2 0 l 1 3 2R O U N D [ l [ 4 0 9 5 ／ 3 6 0 ] ] l的数值 为主 程序中 M1 9 A x x x中A后的数值 ，此时存在运算偏差 ，但实际应 用中可以接受 幽 至笪 塑 WWW． m et a[ wo r k i ng 1 9 50 ． com 磊 工。 冷 加 工 C 0 4 X1 ． 旋转角度数 据传人 P MC延时 时间 ，可酌情 缩短 或延长，在 P MC中使用 传输指令 将 F 5 4 ／ F 5 5中的数 据传送 到 G 7 8 ／ G 7 9中 M1 9 该 MI 9系统认定为正常的主轴定向 M代码 ，需要 P MC译码处卵 M9 9 注意该主轴定位宏程序不允许 由其他使用 M或 G 代码调用的子 宏程序调用。MW 收稿 日期 2 0 1 0 1 0 2 2 关的P L C程序如图2所示。连线完毕上电后 到 C 2 5 1的值随着手轮的正反转而变化。 3 0 3 6 4 6 lM 8 O O 0 一 lM8 0 0 0 卜 _ _ [ 1X0 2 2 H DR VA D2 5 0 l 垫 皇 丝 豳 可以监视 值，超过 P L C程序的扫描周期时，P L C检测不到手轮 K9 9 9 9 9 9 _ C5 l DM OV C2 5 1 D2 5 O K1 2 0 0 Y0 0 0 Y0 0 4 图2 用于处理手轮信号的高速计数器 使用绝对值定位指令，以高速计数器 C 2 5 1的数据 D 2 5 0作为定位数据。保持启动指令 X 2 2O N一直接 通，摇动手轮，可以监视到定位数据一直变化。但实际 电动机并未动作，是什么原因，难道该指令失效了经 过试验，这条指令 即绝对值定位指令在一次定位完 成后，即使定位数据发生变化， 其指令并不生效，必须 重新启动触发条件 X 2 2后，该指令才重新执行一 次。这样在用手轮给出定位数据后，还必须给出一启动 信号，电动机才能运行。试验中，单独给出一启 动信 号，电动机确实能随手轮给出的数据运动，但电动机的 运动一方面显得 “ 迟钝” ；另一方面，其速度忽快忽慢。 其迟钝的原因是启动信号总是在手轮停止后才发出，不 可避免地要出现迟钝，这种效果不能进入实用 那么 ，怎样才能具有手轮模式的边摇边动的效果 呢 2 对手轮运行模式下 “ 启动信号”的处理 问 题的关键是处理 “ 启动信号” 。由于 P L C内的高速计数 器 C 2 5 1 表示了手轮输入脉冲数据的状态，当 C 2 5 1 不等 于零时表示有脉冲输入，可以用这个状态作为启动信 号，当定位完毕后用 P L C内部的定位完成标志 M 8 0 2 9对 C 2 5 1 置零 按照这个思路编制了 P L C程序，未能得到良 好效果，电动机时转时不转，也不能进入实用状态。 那么，直接用脉冲信号作为启动信号可以吗从手 轮的A、B相输入的脉冲已经接人 P L C的x 0 、X 】 端做 为计数信号，再将 A、B相信号连接在 P L C的输入端 x 6 、x 7上用其做绝对值定位指令 的启动信号，效果会 怎样呢按此思路编制了 P L C程序如罔 3所示。 试验效果是，摇动手轮后，电动机能随之正反向运 动，但快速摇动手轮时，电动机不能随之快速运动，有 时甚至不动。只有慢速摇 动手轮时，电动机能正常运 行，这是什么原因呢 经过分析，其原因是当输入信号的频率高到一定数 s61 x 0 1 1 r D R V A D 2 5 0 K 1 2 0 0 5 6 H卜 _r _ _ ￡ 用脉冲信号做驱动信号 Y 0 0 0 Y 0 0 4 H 卜 _ J fM 8 0 0 l 设 置 输 入 信 号 滤 波 时 间 } 醑 藕 丽骄 M 。 。 7 3 H 卜 REF X0 0 0 K8 【M8 0 0 0 7 9 H卜 _ _ [R E F Y 0 0 0 K 8 l 图3 启动信号的处理 A、B相信号的低电平 ，只检测到高电平，这样，定位 指令一直保持接通 O N状态。没有 O F FO N的变化，所 以定位指令就没有执行。从 P L C程序上监视到的情况确 实是输入信号 x 6或 x 7一直保持 O N状态。 如果 P L C程序的扫描周期为 2 m s ，输人信号滤波延 迟时间为 1 0 m s ，则允许的手轮脉冲信号频率 1 0 0 0 ／ 1 2 ， 约9 0 H z 。试验中用手轮每转发出 1 0 0脉冲，在 2 r ／ s 时 可以观察到电动机已经不能正常运行。 3 提高 P L C处理速度响应性的方法 为了提高 P L C输入信号的响应性，必须使用其高速输入输 出功 能，并缩小输入信号的滤波时间，按此思路编制的 P L C 程序如图 3所示，R E F指令是输入输出刷新指令，该指 令不受程序扫描周期的影响，直接检测输入信号并立即 输出运算结果。使用该指令后，情况有些改善，但效果 不明显。这是因为扫描周期的时间本身也很小，扫描周 期不是主要因素。 输入信号的滤波时间是重要影响因素， 输入信号的 滤波时间较大，所以还必须减少输人信号的滤波时间。 一 般 的滤波时间为 l O i n s ，经过如图 3所示程序处理 后，滤波时间可减少到 l m s 。 3 ．结语 经以上处理后，输入信号不受 P L C扫描周期 的影 响，输人滤波时间仅为 1 mS 。综合其他方面的影响，其 响应频率可达到 3 0 0 H z ，手轮的输入脉冲频率可达到 3 0 0 H z ，实际试验 时 ，以 3 r ／ s的速 度摇 动手 轮 ，可 以驱 动电动机运行，这样在伺服驱动器一侧再设定适当的电 子齿轮比，就能获得适当的电动机运行速度。对于由 P L C直接构成的定位系统而言，这样使用手轮就满足实 用的工作机械要求了。在由 F X P L C构成的定位系统中 可以使用手轮，而且可以获得令人满意的实用效果。 MW 收稿 日期 2 0 1 0 0 9 2 6 参磊 工 。 冷 加 工 2 0 7 1 年 第3 期 WWW m et a I WO r k i n g 7 9 50 ． com