手轮在三菱ＦＸＰＬＣ定位控制系统中的应用 黄 风 （武汉三菱工控技术中心，湖北武汉４３００７０） 摘要：论述了在三菱ＦＸＰＬＣ定位控制系统中使用手轮的方法及编制ＰＬＣ程序的关键技术。 手轮高速数据处理 文献标识码：Ｂ 关键词：三菱ＰＬＣ定位系统中图分类号：ＴＨ１６５ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈａｎｄｗｈｅｅｌ ｉｎ Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ ＦＸＰＬＣ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ＨＵＡＮＧ Ｆｅｎｇ （Ｗｕｈａｎ Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，ＣＨＮ） 三菱ＦＸ３Ｕ ＰＬＣ本身具备３个高速脉冲输出口， 可以连接３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１００ ｋＨｚ的输出频率。这样，由 ＦＸ３Ｕ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ＦＸ２Ｎ一１ＰＧ或ＦＸ１０ＧＭ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，很多机床要求用手轮进行精确的定位，但是 单独由ＰＬＣ构成的运动控制系统内没有独立的手轮 接口，如何才能满足这类机床的要求呢？ 件： ＰＬＣ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做为定位 的数据。而且，随着手轮输入脉冲的变化，能相应地发 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。 １．２ ＰＬＣ程序的处理 基于以上考虑，对ＰＬＣ程序做如下处理： （１）使用ＦＸＰＬＣ内部的高速计数器Ｃ２５１接收来 １ ＦＸＰＬＣ使用手轮理论上的可能性 １．１ ＦＸＰＬＣ内关于运动控制的指令 自手轮的脉冲信号。高速计数器Ｃ２５１具有双相双输 入，手轮的Ａ、Ｂ相脉冲信号接入ＰＬＣ的两个输入点， 这样能及时检测到手轮的正反转脉冲信号，使高速计 数器Ｃ２５１内的计数值随着增加或减少，而Ｃ２５１内的 数值正可以做为定位的数据。 （２）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 ， 三菱ＦＸＰＬＣ内关于运动控制的指令有如下几条： （１）回原点指令； （２）相对值定位指令； （３）绝对值定位指令。 其程序指令如图１。 ＭＯ回原点指令 ｌ使用绝对值指令，这样，通过监视当前值寄存器的数值 就能获得精确的位置数据。 ｆＭｌ相对值定位指令 ｆ １ｏＨ卜＿————————— ＤＲｖＩ Ｋ５０００ Ｋ１０００ Ｙ０００ ＹＯ０４】１ Ｍ２绝对值定位指令 Ｉｌ ２ＯＨ卜———————— ＤＲＶＡ Ｋ４０００ Ｋ１２００ ＹＯ００ ＹＯ０４】１ ＪｏＨ卜＿ｍ＿—————— ＺＲＮ Ｋ１０００ Ｋ１ｏｏ Ｘ００３ Ｙ０００￣ ２ 实际接入手轮信号后遇到的问题及处理方 法 ２．１手轮的输入信号 图１ ＦＸＰＬＣ具有的定位控制指令 所构成的运动模式可以有３种： （１）回原点模式； （２）点动（ＪＯＧ）模式； （３）自动（定位）模式。 选用的手轮是带Ａ、Ｂ相脉冲的手轮，工作电压 １２ＶＤＣ－－２４ＶＤＣ，集电极开路输出，Ａ、Ｂ相脉冲信号分 别接入ＰＬＣ的ＸＯ，Ｘ１端。手轮的ＯＶＤＣ端与ＰＬＣ输 入信号的ＣＯＭ端相连。与其相关的ＰＬＣ程序如图２。 连线完毕上电后，可以监视到Ｃ２５１的值随着手 轮的正反转而变化。 点动（ＪＯＧ）运行模式实际上是使用了“相对定位 指令”。而手轮模式与ＪＯＧ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 使用绝对值定位指令，以高速计数器Ｃ２５１的数 ； ＺＵＩＩ篙 平异；０删 数控专栏ｃＮｃ ｓｅｍ＿ｎａｆ 据Ｄ２５０做为定位数据，保持启动指令Ｘ２２＝ＯＮ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？ ｊＭ８０００ 实验效果是，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？ ３０ ｒ－ ｝Ｉ—————————～—————————————————一】Ｍ８０００ Ｋ９９９９９９ 经过分析，其原因是当输入信号的频率高到一定 数值，超过ＰＬＣ程序的扫描周期时，ＰＬＣ检测不到手 轮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ＯＮ状态，没有０ＦＦ——０Ｎ的变 化，所以定位指令就没有执行。从ＰＬＣ程序上监视到 ３６Ｈ卜———ＩＸ０２２ —［ＤＭＯＶ Ｃ２５１ Ｄ２５１ ４６Ｈ卜——－－ ＤＲＶＡ Ｄ２５０ Ｋ１２００ ＹＯ００ Ｙ００４ 图２用于处理手轮信号的高速计数器 经过实验，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（Ｘ２２）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。实验中，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？ ２．２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ＰＬＣ内的 高速计数器Ｃ２５１表示了手轮输入脉冲数据的状态， 当Ｃ２５１不等于零时表示有脉冲输入，可以用这个状 态做为“启动信号”，当定位完毕后用ＰＬＣ内部的“定 位完成标志Ｍ８０２９”对Ｃ２５ １置零。按照这个思路编 制了ＰＬＣ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，直接用脉冲信号做为“启动信号”可以吗？ 从手轮的Ａ、Ｂ相输入的脉冲已经接入ＰＬＣ的Ｘ０、Ｘ１ 端做为计数信号，再将Ａ、Ｂ相信号连接在ＰＬＣ的输入 端Ｘ６、Ｘ７上用其做绝对值定位指令的“启动信号”，效 果会怎样呢？按此方案编制了ＰＬＣ程序如图３。 ２Ｈ卜Ｘ．００．６ ｒ— ＤＲＶＡ Ｄ２５０ Ｋ１２００ ＹＯ００ Ｙ００４ ｉＸ９０７ ｊ用脉冲信譬做驱动信号 Ｕ Ｕ ＩＩ ｆ ｌＭ ｏ０１设置输入信号滤波时问 Ｈ卜————————————————————— ｉＭ ００输入输出信号高速刷新 Ｍ０Ｖ Ｋ１ Ｄ８０２０ Ｈ —————————————————————— ＲＥＦ Ｘ０００ Ｋ８ ｝Ｈ｝Ｍ．８．０Ｉ００ —一——————————————————————＿（ＲＥＦ Ｙ０００ Ｋ８ ｆ图３启动信号的处理 的情况确实是输入信号Ｘ６或ｘ７一直保持ＯＮ状态。 如果ＰＬＣ程序的扫描周期＝２ ｍｓ，输入信号滤波 延迟时间为１０ Ｉｌｌｓ，则允许的手轮脉冲信号频率＝ １ ０００／１２，约９０ Ｈｚ。实验中用手轮每转发出１００脉 冲，在２ ｒ／ｓ时可以观察到电动机已经不能正常运行。 ２．３提高ＰＬＣ处理速度响应性的方法 为了提高ＰＬＣ输入信号的响应性，必须使用其高 速输入输出功能，及缩小输入信号的滤波时间。按此 方案编制的ＰＬＣ程序如图３。 （１）ＲＥＦ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。 （２）输入信号的滤波时问是重要影Ｈ向因素，输入 信号的滤波时间较长，所以还必须缩短输入信号的滤 波时问。 一般的滤波时间为１０ ｍｓ，经过如图３所示程序处 理后，滤波时间可缩短到１ ｍｓ。 经以上处理后，输入信号不受ＰＬＣ扫描周期的影 响，输入滤波时间仅为１ ｍｓ，综合其他方面的影响，其 响应频率可达到３００ Ｈｚ，手轮的输入脉冲频率可达到 ３００ Ｈｚ。实际实验时，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ＰＬＣ直接构成的定位系统而言，这样使用手轮就 能满足实用的机床要求了。 ３ 结语 在由ＦＸ ＰＬＣ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。 （编辑孙德茂） （收稿日期：２０１０—０９—０２） 文章编号：ｉ１０３５１ 如果您想发表对本文的看法。请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。 ｚｕ Ｊ Ｊ牛弗０烯 删