1 引言
絕對值位置控制系統(tǒng)對于經(jīng)常使用的點位控制系統(tǒng)來說,是一種非常方便實用的位置控制方式。一旦原點設(shè)置后,完畢每次停電后開機時,這種系統(tǒng)不需要回原點,大大方便了操作。三菱mr-j2s-a系列的伺服系統(tǒng)和三菱fx2n系列plc是在實際中經(jīng)常用到的伺服系統(tǒng)和控制器,本文討論在某些特殊的應(yīng)用場合,如何應(yīng)用它們來構(gòu)建一個絕對值位置控制系統(tǒng)。
2 控制任務(wù)簡介
這是一個實際使用的控制任務(wù),參見圖1示意。a點是設(shè)備的原始位置,b點是設(shè)備的工作位置。開始工作后,設(shè)備以位置控制方式移到工作位置b,然后,設(shè)備從b以速度控制方式點向a點移動。在移動過程中,執(zhí)行一些其他的任務(wù),當(dāng)這些任務(wù)完成后在a與b之間的任一位置c點停止。然后以位置控制方式回到原始位置a點,這樣整個工作循環(huán)結(jié)束。
圖1 控制任務(wù)
2.1 控制平臺
三菱j2s-a系列的伺服系統(tǒng)和三菱fx2n系列plc的功能和特性:三菱mr-j2s-a系列的伺服系統(tǒng)中伺服電機的編碼器為每轉(zhuǎn)為131072線的絕對值編碼器,伺服驅(qū)動器能夠在停電情況下記住伺服電機的當(dāng)前位置。該伺服系統(tǒng)有位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制三種運行方式。同時該伺服系統(tǒng)內(nèi)置絕對位置專用傳輸協(xié)議,如果菱mr-j2s-a系列的伺服系統(tǒng)工作在位置方式,則可配合fx2n系列plc的dabs(讀絕對位置)指令,在伺服驅(qū)動器通電后伺服on(son信號)有效時,plc中讀出伺服電機的當(dāng)前位置。但僅在son信號接通時的上升沿開始傳輸當(dāng)前伺服電機位置一次,在son信號接通以后將不再傳輸伺服電機的當(dāng)前絕對位置。伺服電機的當(dāng)前絕對位置由位置控制裝置(如fx2n-1pg模塊)根據(jù)發(fā)出的脈沖數(shù)來確定。這實際上是一個開環(huán)控制系統(tǒng)。在不發(fā)生報警或者脈沖傳輸不受到干擾的情況下,整個位置控制系統(tǒng)的位置將不會丟失。如果工作在速度控制方式則不能在son接通時讀取伺服電機的絕對位置,在整個工作過程中,也無法確定取伺服電機的絕對位置。圖2是典型的位置控制系統(tǒng)配置圖。
圖2 系統(tǒng)配置
2.2 任務(wù)分析
在本任務(wù)中,伺服驅(qū)動器將工作在位置控制和速度控制兩種方式。a點和b點的定位操作,要求控制系統(tǒng)必需記住伺服電機的位置,但由于b點與c點之間的速度運行方式,使得傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)不能獲知伺服電機的位置。因為盡管在位置方式位置控制器能確定伺服電機的位置,但在伺服驅(qū)動器從位置方式轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣确绞胶螅恢每刂破鲗⒉黄鹱饔?,所以也無法確定伺服電機的位置。由于在整個控制過程中,既有位置控制方式,又有速度控制方式,所以典型的傳統(tǒng)控制配置將不能滿足本控制任務(wù),必須采用一種新的控制方式來實現(xiàn)控制。#p#分頁標(biāo)題#e#
3 控制方案的硬件配置
上述問題的基本解決思路是通過plc與伺服驅(qū)動器的通訊方式,來實時讀取伺服電機的當(dāng)前實際位置,這樣不管伺服系統(tǒng)處于位置控制方式,還是在速度控制方式,控制系統(tǒng)都能知道伺服電機的當(dāng)前位置,從而使系統(tǒng)能正確地定位在a點和b點。通過查閱資料,我們了解到三菱j2s系列伺服系統(tǒng)除了內(nèi)置絕對位置專用傳輸協(xié)議外,還內(nèi)置了三菱伺服通訊協(xié)議;三菱fx2n系列內(nèi)置了無協(xié)議通訊指令(rs指令),所以我們可使用rs指令根據(jù)伺服驅(qū)動器的通訊協(xié)議來讀取電機當(dāng)前位置。圖3是控制系統(tǒng)框圖。
圖3 系統(tǒng)框圖
在圖3中,fx2n系列plc為主控制器,擴展特殊模塊fx2n-1pg為定位模塊,其輸出為頻率和脈沖數(shù)可控的定位脈沖。當(dāng)plc主系統(tǒng)通過通訊方式獲得伺服電機當(dāng)前位置的前提下,能在定位指令的驅(qū)動下,驅(qū)動伺服電機到給定位置;擴展特殊模塊fx2n-4da模擬量輸出模塊,其輸出為0到正負10v的電壓信號;fx2n-485bd為485通訊卡,它和mr-j2s-a伺服驅(qū)動器的rs-422相連;fx2n主機通過485bd-rs422口與伺服驅(qū)動器進行通信,讀取伺服電機的當(dāng)前絕對位置。當(dāng)處于位置控制方式時,電機由fx2n-1pg定位模塊發(fā)出的定位脈沖來控制,包括其運轉(zhuǎn)速度和目標(biāo)位置。當(dāng)位置/速度切換信號有效時,伺服驅(qū)動器切換為速度控制方式,由模擬量模塊輸出的0到正負10v來控制其速度大小和運動方向。安裝在plc主機上的485通訊卡與伺服驅(qū)動器上rs-422口進行通訊,隨時讀取伺服電機的當(dāng)前絕對位置值。
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