0 引言

　　某客戶一套軸類淬火機(jī)床有8個(gè)運(yùn)動(dòng)軸。其中6個(gè)軸只做定位運(yùn)動(dòng)，還有2個(gè)軸要求既做定位運(yùn)動(dòng)，又做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。各軸之間不需要做聯(lián)動(dòng)。如何為客戶配置一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的控制系統(tǒng)呢?筆者考慮了兩套方案：

　　方案1：采用三菱C64CNC數(shù)控系統(tǒng)，C64CNC具有多系統(tǒng)功能，每系統(tǒng)內(nèi)可控制6個(gè)NC軸。采用雙系統(tǒng)，每系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置4個(gè)NC軸。利用其等待功能，可以實(shí)現(xiàn)8軸的運(yùn)行。

　　方案2：采用三菱FX2N-10GM做定位控制，系統(tǒng)主控采用三菱FX2N-80PLC。上位顯示控制選用三菱GT1585觸摸屏。

　　由于一臺(tái)FX2N—PLC可以帶8臺(tái)FX2N．10a詛，這樣就易于實(shí)現(xiàn)8個(gè)軸的控制，由于工作機(jī)械并不要求各軸之間的聯(lián)動(dòng)，選用FX2N-lOGM就易于減少控制難度，增加互換性，減少停機(jī)時(shí)間．而且也經(jīng)濟(jì)實(shí)用．經(jīng)綜合考慮，決定采用第2方案。

1 總設(shè)計(jì)方案

　1.1 各個(gè)軸的定位動(dòng)作可以預(yù)先編制在其對(duì)應(yīng)的FX2N-1 0GM定位單元內(nèi)

　　只留出“啟動(dòng)”、“停止”信號(hào)給主PLC控制。主PLC控制各軸的“啟動(dòng)”、“停止”。各軸的手動(dòng)運(yùn)行也由主PLC控制。各外圍設(shè)備的控制也由主PLC控制。整個(gè)自動(dòng)程序由步進(jìn)梯形指令完成。

　　1.2 由觸摸屏制作各軸的運(yùn)動(dòng)控制畫(huà)面

　　包含其手動(dòng)部分和自動(dòng)部分。各個(gè)軸的運(yùn)行距離，運(yùn)行速度可以在觸摸屏上設(shè)置(在FX2N-10GM定位單元內(nèi)編制的自動(dòng)加工程序中，其運(yùn)行距離，運(yùn)行速度可以用數(shù)據(jù)寄存器D指定。這樣就很方便在觸摸屏上進(jìn)行設(shè)置)。

2 FX2N-10GM定位單元的工作特點(diǎn)

　　2.1 FX2N-10GM定位單元本身帶有CPU可以不需主PLC而獨(dú)立運(yùn)行

　　其運(yùn)動(dòng)程序與常規(guī)的數(shù)控加工程序類似，這樣就很方便操作工人編制程序。運(yùn)動(dòng)程序的寫(xiě)入可以通過(guò)手持編程器“E-20TP”寫(xiě)入，也可以通過(guò)專用編程軟件通過(guò)電腦寫(xiě)入。

　　2.2 FX2N-10GM定位單元具有絕對(duì)值系統(tǒng)檢測(cè)功能

　　只要設(shè)定參數(shù)和硬連線完成，上電之后就可以自動(dòng)檢測(cè)，不需要在PLC內(nèi)編制絕對(duì)值系統(tǒng)檢測(cè)相關(guān)程序。

　　2.3 原點(diǎn)設(shè)置不需要硬開(kāi)關(guān)

　　這對(duì)于淬火機(jī)床這樣高溫，噴水惡劣工作環(huán)境的工作機(jī)械來(lái)說(shuō)，減少硬件開(kāi)關(guān)這樣的故障點(diǎn)有重要意義。

　　2.4在FX2N-1 0GM定位單元的指令系統(tǒng)中，有一中斷指令COD71

　　它的功能是指定運(yùn)動(dòng)軸以規(guī)定的速度運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)中斷信號(hào)后，立即停止(也可以移動(dòng)指定的距離)，該指令對(duì)于控制淬火機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸極為實(shí)用。

3 程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　3.1 主PLC與FX2N-10GM定位單元之間的信息交換

　　FX2N-10GM定位單元可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以由主PLC控制運(yùn)行。由主PLC控制運(yùn)行時(shí)，就需要進(jìn)行信息交換。這種信息交換由PLC的“FROM”／“TO”指令進(jìn)行。“FROM”指令用于讀取FX2N．10GM的各種信息?！癟O”指令用于向FX2N．10GM寫(xiě)各種信息。

　　下圖是該指令的應(yīng)用

 
圖1主PLC與FXl0GM之間的指令交換

3.2 自動(dòng)程序的構(gòu)成

　　淬火機(jī)床的全自動(dòng)加工程序可以由兩種方式編制：

　　第一種方式

　　使用FX2N-10GM的自動(dòng)加工程序。編程方法類似于數(shù)控編程，從第l軸的自動(dòng)加工程序開(kāi)始，用其自動(dòng)加工程序中的M指令向其他軸發(fā)出“啟動(dòng)”、“停止”指令。各軸的停止和等待可以用M指令。

　　這種編制程序方式要求對(duì)數(shù)控編程熟悉，適用于多品種的柔性制造系統(tǒng)。第二種方式

　　各軸的工作程序預(yù)先寫(xiě)入FX2N-10GM中。其運(yùn)行距離，運(yùn)行速度由數(shù)據(jù)寄存器D指定。在主PLC程序中，通過(guò)步進(jìn)梯形指令控制各軸的啟動(dòng)，停止。同時(shí)寫(xiě)入各種運(yùn)行距離，運(yùn)行速度數(shù)據(jù)。還可以通過(guò)觸摸屏修改寫(xiě)入的運(yùn)行距離和運(yùn)行速度。

　　這種方法簡(jiǎn)單明了，程序編制及分析簡(jiǎn)單，適用于固定動(dòng)作機(jī)械。在本機(jī)床程序設(shè)計(jì)中，采用第2種方式。

4 主要技術(shù)難點(diǎn)

　　4.1 絕對(duì)位置檢測(cè)系統(tǒng)的建立

　　在FX2N-10GM和MR-J2S伺服驅(qū)動(dòng)器之間建立

　　絕對(duì)位置檢測(cè)系統(tǒng)的方法如下：

　　在FX2N-10GM一側(cè)要做如下設(shè)置：
　　參數(shù)#51=1——(絕對(duì)位置檢測(cè)有效)
　　參數(shù)#5 l=X0——該參數(shù)對(duì)輸入接口定義如下．
　　規(guī)定0——ABS數(shù)據(jù)位1
　　規(guī)定X1——準(zhǔn)備發(fā)關(guān)
　　參數(shù)#52=Y0——該參數(shù)對(duì)輸入接口定義如下：
　　規(guī)定Y0——ABS傳輸模式
　　Y1——ABS請(qǐng)求
　　Y2——伺服ON

　　在MR-J2S伺服驅(qū)動(dòng)器一側(cè)，必須進(jìn)行下列設(shè)置參數(shù)#1=1000--使用絕對(duì)位置系統(tǒng);硬件連線如圖2

 
圖2絕對(duì)位置檢測(cè)系統(tǒng)硬件連線圖

　　經(jīng)上述參數(shù)設(shè)置和硬連線，上電后，在FX2N-10GM和MR-J2S驅(qū)動(dòng)器之間自動(dòng)進(jìn)行絕對(duì)位置信息傳遞。建立絕對(duì)位置檢測(cè)系統(tǒng)。

　　4.2 絕對(duì)位置檢測(cè)系統(tǒng)下的回零操作

　　1)設(shè)定參數(shù)#16=0；——(機(jī)械零點(diǎn)數(shù)值)
　　2)參數(shù)#18=2——(無(wú)DOG開(kāi)關(guān)模式)
　　3)將軸運(yùn)動(dòng)到預(yù)想零點(diǎn)位置，
　　4)按下回零開(kāi)關(guān)(發(fā)出回零信號(hào))
　　5)發(fā)出CRL信號(hào)，伺服驅(qū)動(dòng)器的偏差計(jì)數(shù)器被清零)l
　　6)將參數(shù)#16--(機(jī)械零點(diǎn)數(shù)值)的數(shù)值寫(xiě)入當(dāng)前值寄存器；

　　以上5、6項(xiàng)由控制器自動(dòng)完成，在絕對(duì)位置檢測(cè)系統(tǒng)下只需進(jìn)行一次回零操作。

　　4.3 關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸的定位和旋轉(zhuǎn)的處理

　　旋轉(zhuǎn)軸的工作要求如下：?jiǎn)?dòng)——定位(等待夾持工件)——旋轉(zhuǎn)——旋轉(zhuǎn)停止——定位(等待卸下工作)——結(jié)束其旋轉(zhuǎn)停止信號(hào)由熱處理工藝條件決定，無(wú)法預(yù)先確定。

　　由于伺服系統(tǒng)工作在位置控制模式，即使在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)軸的位置不斷變化。關(guān)鍵在于旋轉(zhuǎn)軸停止旋轉(zhuǎn)后，如何迅速回到定位位置。如果按原路徑返回，時(shí)間就太長(zhǎng)了。這是實(shí)際工作所不允許的。實(shí)際調(diào)試中采用中斷功能，即將熱處理工藝完成信號(hào)作為中斷信號(hào)，在FX2N-10GM定位單元中，該信號(hào)為X2。當(dāng)該信號(hào)X2=ON，中斷啟動(dòng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　基于FX2N-10GM定位單元，配用主PLC+觸摸屏，構(gòu)成了一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，顯示及操作功能豐富。經(jīng)濟(jì)實(shí)用的數(shù)控系統(tǒng)。具有很強(qiáng)大的柔性生產(chǎn)能力。由于三菱的FX2N-10GM／20GM可以獨(dú)立運(yùn)行，因此可以用其構(gòu)成多達(dá)數(shù)十軸的控制系統(tǒng)。用主PLC控制各軸的啟動(dòng)／停止。這是構(gòu)成多軸控制系統(tǒng)的好方法。