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第1章 定位控制基础知识1.1 定位控制介绍1.1.1 定位控制与定位控制方式1.1.2 定位控制脉冲输出方式1.1.3 PLC定位控制系统的组成1.2 伺服电动机和伺服驱动器1.2.1 伺服电动机1.2.2 伺服驱动器1.2.3 偏差计数器和位置增益1.3 脉冲当量与电子齿轮比设置1.3.1 脉冲当量1.3.2 电子齿轮与电子齿轮比1.3.3 电子齿轮比的应用和设置1.3.4 定位控制中的计算1.4 编码器
第1章 定位控制基础知识 1.1 定位控制介绍 1.1.1 定位控制与定位控制方式 1.1.2 定位控制脉冲输出方式 1.1.3 PLC定位控制系统的组成 1.2 伺服电动机和伺服驱动器 1.2.1 伺服电动机 1.2.2 伺服驱动器 1.2.3 偏差计数器和位置增益 1.3 脉冲当量与电子齿轮比设置 1.3.1 脉冲当量 1.3.2 电子齿轮与电子齿轮比 1.3.3 电子齿轮比的应用和设置 1.3.4 定位控制中的计算 1.4 编码器 1.4.1 编码器简介 1.4.2 编码器分类 1.4.3 增量式编码器的使用 1.5 定位控制运行模式分析 1.5.1 相对定位和绝对定位 1.5.2 原点和零点 1.5.3 原点回归模式分析 1.5.4 单速运行模式分析 1.5.5 中断单速定长运行模式分析 1.5.6 多速运行模式分析 1.5.7 表格定位运行模式 1.6 联动与插补分折 1.6.1 独立单轴连动与2轴同步联动 1.6.2 轨迹控制分析 1.6.3 插补控制分析 1.6.3 插补指令简介 1.7 端口电路和信号传输 1.7.1 信号回路分析法 1.7.2 端口电路结构 1.7.3 脉冲信号的传输示例第2章 FX PLC定位控制介绍 2.1 FX系列PLC的定位控制功能 2.1.1 FX1S、FX1N的定位控制功能 2.1.2 FX2N的定位控制功能 2.1.3 FX3U的定位控制功能 2.2 定位控制模块和控制单元 2.2.1 FX2N的定位控制模块 2.2.2 FX2N的定位控制单元 2.2.3 三菱PLC定位控制系统结构第3章 FX3U PLC定位控制技术应用 3.1 预备知识 3.1.1 FX3U PLC新增编程软元件 3.1.2 FX PLC定位控制相关软元件及内容含义 3.1.3 FX特殊功能模块介绍 3.1.4 FX3U-2HSY-ADP高速脉冲适配器介绍 3.2 特殊功能模块BFM读/写指令 3.2.1 BFM读指令FROM 3.2.2 BFM写指令TO 3.2.3 BFM分时读出指令RBFM 3.2.4 BFM分时写入指令WBFM 3.3 脉冲输出指令 3.3.1 脉冲输出指令PLSY 3.3.2 带加减速的脉冲输出指令PLSR 3.3.3 可变速脉冲输出指令PLSV 3.4 定位控制指令 3.4.1 概述 3.4.2 原点回归指令ZRN 3.4.3 带搜索功能原点回归指令DSZR 3.4.4 相对位置定位指令DRVI 3.4.5 绝对位置定位指令DRVA 3.4.6 绝对位置数据读取指令ABS 3.4.7 中断定长定位指令DVIT 3.4.8 表格定位指令TBL第4章 FX3U PLC定位控制程序编制 4.1 标志位与程序基本样式 4.1.1 指令执行完成标志位M8029和M.2 脉冲输出状态标志位M8340、M8348和M 定位控制程序基本样式 4.2.1 原点回归程序基本样式 4.2.2 手动程序基本样式 4.2.3 单轴定位控制程序基本样式 4.3 定位控制程序示例 4.3.1 定位控制程序样例 4.3.2 PLSR和PLSY指令定位控制程序编制 4.3.3 定位指令定位控制程序编制 4.3.4 表格定位指令定位控制示例第5章 步进电动机定位控制技术应用 5.1 步进电动机的结构和工作原理 5.1.1 步进电动机的结构 5.1.2 步进电动机工作原理 5.1.3 步进电动机性能参数与选用 5.2 步进驱动器 5.2.1 步进驱动器的结构组成 5.2.2 步进驱动器的细分 5.2.3 研控YK型步进驱动器的使用 5.3 步进电动机定位控制的应用 5.3.1 步进电动机定位控制计算 5.3.2 步进电动机定位控制程序设计第6章 MR-J3伺服驱动器规格及连接 6.1 产品规格与附件 6.1.1 简介 6.1.2 型号规格 6.1.3 配套伺服电动机 6.1.4 附件 6.2 端口与连接 6.2.1 端口简介 6.2.2 主电路端口说明与连接 6.2.3 位置控制模式P输入I端口说明与连接 6.2.4 位置控制模式P输出O端口说明与连接 6.2.5 MR-J3伺服驱动器位置控制模式I/O信号连接举例第7章 MR-J3伺服驱动器应用 7.1 定位控制常用参数设置 7.1.1 驱动器功能参数简介 7.1.2 基本设定参数PA□□ 7.1.3 增益、滤波器调整设定参数PB□□ 7.1.4 扩展设定参数PC□□ 7.1.5 I/O设定参数PD□□ 7.2 驱动器的显示与操作 7.2.1 操作显示面板说明 7.2.2 状态显示. 7.2.3 诊断显示 7.2.4 报警显示 7.2.5 参数显示与设定 7.2.6 I/O信号显示与输出信号强制输出 7.2.7 试运行操作 7.3 伺服驱动器的启动和调试 7.3.1 伺服驱动器的启动准备 7.3.2 伺服系统的调试 7.4 伺服驱动器故障与报警 7.4.1 故障报警概述 7.4.2 报警及其处理方法 7.4.3 警告及其处理方法 7.4.4 开机故障及常见故障分析第8章 FX2N-1PG定位控制技术应用 8.1 性能、端口和连接 8.1.1 性能规格 8.1.2 LED显示与端口分配 8.1.3 端口接线 8.1.4 1PG与步进/伺服驱动器的接线 8.2 缓冲存储器BFM# 8.2.1 缓冲存储器BFM#简介 8.2.2 速度/位置单位制 8.2.3 速度/位置运行参数设置 8.2.4 控制字设置 8.3 操作模式及程序设计 8.3.1 手动JOG运行操作 8.3.2 原点回归运行操作 8.3.3 单速定位操作 8.3.4 中断单速定位操作 8.3.5 双速定位操作 8.3.6 外部信号双速定位操作 8.3.7 变速定位操作 8.4 应用程序设计例讲 8.4.1 单速定位往复运动 8.4.2 双速定位运动 8.4.3 双轴定位机械手程序示例 8.5 FX2N-10PG定位模块介绍 8.5.1 性能简介 8.5.2 新增功能介绍第9章 FX2N-20GM的组成与连接 9.1 产品结构的组成 9.1.1 简介 9.1.2 FX2N-20GM的产品结构组成 9.1.3 20GM控制系统配置 9.2 产品性能规格 9.2.1 电源规格 9.2.2 主要规格 9.2.3 性能规格 9.2.4 输入规格 9.2.5 输出规格 9.3 连接 9.3.1 电源接线 9.3.2 输入/输出端口的信号接线 9.3.3 20GM与驱动器连接 9.4 故障与维护 9.4.1 故障与故障诊断 9.4.2 故障代码表 9.4.3 维护第10章 FX2N-20GM参数设置与指令应用 10.1 参数及其设置 10.1.1 参数简介 10.1.2 定位控制参数 10.1.3 I/O控制参数 10.1.4 系统参数 10.2 指令及其应用 10.2.1 指令概述 10.2.2 定位控制指令 10.2.3 顺控指令 10.3 特殊辅助继电器和特殊数据寄存器 10.3.1 特殊辅助继电器 10.3.2 特殊数据寄存器第11章 FX2N-20GM编程软件VPS的使用 11.1 概述 11.1.1 简介 11.1.2 软件界面 11.1.3 窗口 11.2 参数的软件设置 11.2.1 定位参数 11.2.2 I/O参数 11.2.3 系统参数 11.3 编程图标符号的应用 11.3.1 符号图标简介 11.3.2 流程符号Flow Symbols说明 11.3.3 指令符号Code Symbols说明 11.3.4 功能符号Function Symbols说明 11.4 图形程序的编制 11.4.1 程序编制说明 11.4.2 图形程序的基本操作 11.4.3 图形程序编制基础示例 11.4.4 图形程序编制示例 11.5 图形程序的操作 11.5.1 20GM程序的存/取操作 11.5.2 图形程序的读/写操作 11.5.3 图形程序与cod指令文本程序的转换操作第12章 FX2N-20GM cod指令程序的编制 12.1 预备知识 12.1.1 程序编制应知 12.1.2 20GM的定位操作与执行方式 12.1.3 m代码 12.1.4 PLC对20GM的通信操作 12.2 常用控制编程示例 12.2.1 定位系统设置 12.2.2 常用控制编程示例独立2轴 12.2.3 常用控制编程示例同步2轴 12.3 PLC控制20GM编程示例 12.3.1 编程示例控制概述 12.3.2 系统的组成与电气原理图 12.3.3 定位控制的程序设计 12.3.4 PLC梯形图程序设计 附录A FX3U PLC定位控制特殊软元件速查列表 附录B MR-J3伺服驱动器参数列表 附录C FX2N-1PG定位模块一览表 附录D FX2N-20GM定位单元一览表 附录E 深圳研控步进电动机与适配驱动器 参考文献
&&&&应用步进电动机和伺服电动机进行定位控制的技术目前已经非常普及,但专门阐述这方面内容的技术书籍还相当缺乏,特别是以初学者为对象的从入门到提高的读物基本还处于空白阶段。 本书以三菱FX系列PLC为目标机型,以想学习和掌握定位控制应用技术的初学者为对象,详细介绍了PLC在定位控制技术中的应用知识。为使初学者能在较短的时间里学习和掌握定位控制技术,本书特别加强了基础知识的学习,包括定位控制基本知识、FX系列PLC定位控制性能及脉冲输出和定位指令的详细解读,使读者对定位控制的组成、结构和控制方式等有基本的了解。在此基础上,以逐步提高的方式对MR-J3伺服驱动器、FX2N-1PG定位控制模块及FX2N-20GM定位控制单元的功能、参数、操作等方面知识进行了全面、系统、深入、具体的介绍。本书编写力求通俗易懂、深入浅出、联系实际、注重应用,书中精选的应用实例可供读者在实际应用中参考。与本书配套的视频课程由深圳技成科技有限公司负责制作,网址为http://www.jcpeixun.com。
&&&&版权页:&&&&&&&& &&&&&&&&插图:&&&&&&&& &&&&&&&&5.1.3步进电动机性能参数与选用&&&&1.步进电动机性能参数&&&&1)才目数与拍数&&&&步进电动机的相数指步进电动机的定予绕组数,目前常用的有二相、三相、四相和五相步进电动机。步进电动机的拍数是指步进电动机完成一个磁场周期性变化所需要的脉冲数,也就是步进电动机运行一周所需的脉冲数。&&&&步进电动机按其通电方式的不同有单拍运行,双拍运行和单、双拍运行方式。其运行方式不同,步进电动机的拍数也不一样。把单拍运行叫做整步运行,而把双拍(含单、双拍)运行叫做半步运行。&&&&2)步距角&&&&步进电动机步距角的定义是:每向步进电动机输入一个电脉冲信号时,电动机转子转动的角度。它表示步进电动机的分辨率。步距角越小,步进电动机的分辨率越高,定位精度也越高。&&&&步距角的大小与电动机的相数有密切关系,相数越多,步距角就越小。例如,常用的二、四相电动机的步距角为0.9°/1.8°,三相电动机为0.75°/1.5°五相电动机为0.36°/0.72°等。&&&&在没有细分驱动前,如希望改进步距角的大小和改善低频时的振动及噪声时只能选择五相式电动机来解决,而有了细分驱动后,利用细分技术既可将步距角变小又可改善振动和噪声,使得“相数”选择变得没有实际意义了。&&&&步距角精度是指步进电动机转过一个步距角时其实际值与理论值的误差,以误差值除以步距角的百分比来表示。不同的步距角其值也不同,一般在3%~5%之内。由于步进电动机在不失步的情况下其步距角的误差是不会积累的,因此当用步进电动机做定位控制时,不管运行位移是多少,其误差始终被控制在一个步距角精度里。这也是步进电动机定位控制系统虽然是开环控制也能获得很高精度的原因。
版权页: 插图: 5.1.3步进电动机性能参数与选用1.步进电动机性能参数1)才目数与拍数步进电动机的相数指步进电动机的定予绕组数,目前常用的有二相、三相、四相和五相步进电动机。步进电动机的拍数是指步进电动机完成一个磁场周期性变化所需要的脉冲数,也就是步进电动机运行一周所需的脉冲数。步进电动机按其通电方式的不同有单拍运行,双拍运行和单、双拍运行方式。其运行方式不同,步进电动机的拍数也不一样。把单拍运行叫做整步运行,而把双拍(含单、双拍)运行叫做半步运行。2)步距角步进电动机步距角的定义是:每向步进电动机输入一个电脉冲信号时,电动机转子转动的角度。它表示步进电动机的分辨率。步距角越小,步进电动机的分辨率越高,定位精度也越高。步距角的大小与电动机的相数有密切关系,相数越多,步距角就越小。例如,常用的二、四相电动机的步距角为0.9°/1.8°,三相电动机为0.75°/1.5°五相电动机为0.36°/0.72°等。在没有细分驱动前,如希望改进步距角的大小和改善低频时的振动及噪声时只能选择五相式电动机来解决,而有了细分驱动后,利用细分技术既可将步距角变小又可改善振动和噪声,使得“相数”选择变得没有实际意义了。步距角精度是指步进电动机转过一个步距角时其实际值与理论值的误差,以误差值除以步距角的百分比来表示。不同的步距角其值也不同,一般在3%~5%之内。由于步进电动机在不失步的情况下其步距角的误差是不会积累的,因此当用步进电动机做定位控制时,不管运行位移是多少,其误差始终被控制在一个步距角精度里。这也是步进电动机定位控制系统虽然是开环控制也能获得很高精度的原因。
&&&&李金城,男,高级工程师,曾任大学教师,企业总工,退休后受聘为深圳市技术专家顾问,工控技术资深培训师,编著有多本工控技术书籍,深受读者欢迎。
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三菱PLC控制伺服反转回原点三菱控制伺服要求是要反转回原点的,而书上都介绍回原点的是一直都是朝一个方向运动的,想问,如果要反转回原点,用ZRN指令,那么,什么时候反转合适?是近点开关一感应到就马上反转,还是爬行直至离开感应器ZRN指令执行完毕,利用M8029的动作再执行其他发脉冲的指令反转?这时反转要捕捉多少个Z脉冲才是定原点完成?第一个?不行吧,因为如果像前面所说已经离开近点开关了,反转一圈未必已离开近点开关,有可能刚处在开关位置,显然这时停下是不合适的吧?
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DZRN K-1 X0 Y0这样就能反转回去了,不过你的原点感应要设在电机反转回去的路上,之后M8029接通,假如要再走距离的话,就是DZRN K1 Y0 Y1
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PLC三轴定位功能在微型轴承外滚道磨床中的应用
&&&&来源：万方数据&&&&作者：&&&&&&&&&&
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目前，在轴承外滚道磨床控制系统中，磨架进给和工件进给采用伺服控制，而砂轮修整器多采用液压驱动，这样的系统都属于两轴定位。在微型轴承外滚道磨床中，由于加工的轴承外径范围小(5—30 mm)，修整砂轮时，圆弧修整摆动的角度非常小，还要求速度平稳。此时，液压驱动的圆弧修整器想要达到使用要求比较困难。因此，微型磨床圆弧修整器改用伺服电动机控制，伺服电动机可以准确地控制修整器的旋转角度和速度，修整精度高且操作简单。这样，该微型磨床控制系统就需要3个方向的伺服控制，即三轴定位。而现在大多数PLC仅能实现两路伺服控制，实现三轴定位需另加定位模块，或者使用高端的PLC，这两种方案都会使控制成本明显增加。下文介绍采用FX-3G系列PLC实现3路高速脉冲输出，用于控制3个伺服系统的方法。
　　3.2 自动子程序
　　当自动条件满足时，按循环启动按钮，系统进入自动磨削过程，机床按照图4所示流程按步执行。一个循环结束，系统首先判断修整条件是否满足，如果满足修整条件，系统按照设置的修整参数进行修整，修整完成后再进行自动磨削过程。由于PLC是循环扫描工作方式，当系统出现故障或紧急停车时，主程序会检测到事件的发生，此时，系统会自动退出自动磨削过程，进行相应的处理。
图4自动程序流程图
　　3.3 定位功能的实现
　　PLC通过定位指令DRVI或DRVA来实现定位功能，三菱FX其他系列PLC定位指令的基底速度受最高速度和加减速时间限制，当伺服进给速度设置低于DRVI指令基底速度时，需要另编写程序实现定位功能。FX3G系列PLC定位指令DRVI和DRVA允许最低频率范围为10 Hz，而3MKl43B的精度为0.1&m／pulse，DRVI的速度最低可以达到1 p．m／s，完全可以满足控制系统的需要，从而简化了程序的编写，系统的稳定性增强。
　　FX3G PLC要实现三轴定位功能，必须对各路脉冲的控制参数进行设置，其设定值见表1。
　　3.4 原点返回的实现
　　当PLC使用Y0定位时，Y0输出脉冲，Y4输出方向信号。对应表1中的当前值寄存器D8340，D8341就会增减，当PLC的一旦关闭，当前值寄存器中的当前值会被清除，因此上电后，务必要将机械位置和当前寄存器的位置对准；其他Y1，Y2定位功能也需要机械位置和对应的当前寄存器位置对准。常用的方法就是执行原点回归指令，FX-3G PLC中原点是磨床控制系统的基准点，控制系统保持每次返回原点时都准确停止在某个特定的机械位置，这是保证磨床控制系统稳定性的前提。FX-3G PLC新增带DOG点搜索的原点回归指令DSZR，该指令需要2个信号输入，一个是DOG点信号，一个是清零信号。DOG点信号通过接近开关实现，清零信号接编码器的z相回零点，当伺服电动机走到DOG点时开始减速，当捕捉到Z相脉冲零点时，定位结束，伺服电动机停止。DSZR原点回归指令每次都能使伺服电动机准确回到机械原点，可靠性高。
　　利用三菱FX-3G PLC和触摸屏很容易就实现了微型轴承外滚道磨床三轴定位的需要，在实际使用过程中，该控制系统操作简单，控制精度高，可靠性好，在微型磨床上有较高的应用价值。
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