摘要：本文介紹了應(yīng)用三菱定位模塊A1SD75為定位控制核心，依托安川伺服電機(jī)SGDB_20ADG 為驅(qū)動(dòng)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。及應(yīng)用于惡劣工況下的兩軸設(shè)備中的具體控制方法。

關(guān)鍵詞：定位模塊，回原點(diǎn)，M代碼，伺服驅(qū)動(dòng)器。

Abstract：An open CNC machines System for plates (steel structure and power industries), which is based on Mitsubishi Positioning Module and Yaskawa Servo Driver. And control method for 2PG advice which adapt to hardship environment.

Keywords：Positioning Module, Home position return, M code, AC Servo Driver.

1 引言

我們國(guó)家的機(jī)械裝備工業(yè)起步較晚，很多行業(yè)的非標(biāo)設(shè)備只能依賴(lài)進(jìn)口，在這些設(shè)備中，很多設(shè)備需要定位功能，目前國(guó)內(nèi)自己開(kāi)發(fā)用于非標(biāo)數(shù)控設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制器多是基于DSP和FPGA為主芯片的運(yùn)動(dòng)控制板，但是這種途徑定位控制線路復(fù)雜, 開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng), 調(diào)試?yán)щy. 很難在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出適合惡劣工況環(huán)境的定位控制系統(tǒng)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展微處理器的發(fā)展, 全數(shù)字化交流伺服驅(qū)動(dòng)單元面市, 其內(nèi)部含有高速微處理器DSP、E2PROM , 使得驅(qū)動(dòng)可由用戶(hù)根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)參數(shù), 選擇控制方式(速度控制、位置控制、力矩控制)、電子齒輪比、放大倍數(shù)等, 滿(mǎn)足不同的使用要求。使伺服系統(tǒng)性能可靠、調(diào)試方便、柔性增強(qiáng)。

本設(shè)備是工作在很惡劣的環(huán)境下，環(huán)境中多含鐵粉塵，機(jī)床沖孔時(shí)有非常大的噪聲，工作時(shí)電壓波動(dòng)較大，工廠大多設(shè)在野外，雷電對(duì)設(shè)備影響很大等等。所以本設(shè)備的定位系統(tǒng)采用抗干擾能力較強(qiáng)的三菱可編程控制器作為定位核心控制部件。 本文講述應(yīng)用三菱AISD75定位模塊和安川伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制。本機(jī)器應(yīng)用于為電力輸送，通信等行業(yè)，生產(chǎn)厚度3~20mm的不規(guī)則多邊形連接板。

2 機(jī)器運(yùn)行過(guò)程概述：

該設(shè)備采用上位機(jī)和下位機(jī)主從控制方式，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，上位機(jī)主要是監(jiān)視機(jī)器運(yùn)行情況和將工人編好的工件程序傳給下位機(jī)，下位機(jī)PLC再控制機(jī)器進(jìn)行定位和加工動(dòng)作。這里闡述下位機(jī)怎樣控制伺服電機(jī)怎樣定位，和怎樣應(yīng)用A1SD75的M代碼功能來(lái)進(jìn)行加工工件。

設(shè)備的兩軸，X軸和Y軸采用直線差補(bǔ)的方法，在已經(jīng)裁剪好的多邊形板上，進(jìn)行沖孔。一次可以沖制兩種孔徑的孔，并且在工件上打上標(biāo)號(hào)。兩種沖頭模具加上打字沖模，當(dāng)程序選擇某個(gè)動(dòng)作時(shí)，驅(qū)動(dòng)后面的氣缸，把相應(yīng)沖頭送到液壓缸下，在驅(qū)動(dòng)液壓缸進(jìn)行加工。定位模塊插在基板的2號(hào)插槽。

3 控制功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件連接圖（這里只畫(huà)出一個(gè)伺服電機(jī)和定位模塊的連接情況，另一個(gè)電機(jī)連接方法與此相同）

3.2 回參方式

機(jī)器在開(kāi)機(jī)或者出現(xiàn)不正常的情況后需回參考點(diǎn)，保證精度準(zhǔn)確。

這里的回參方式采用DOG+ zero-point 脈沖，當(dāng)擋鐵碰到DOG參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)降速尋找zero-point脈沖。找到后，電機(jī)停止。回參考點(diǎn)的參數(shù)，如回參方法，回參方向，回參地址，回參速度等參數(shù)都可用AD75參數(shù)設(shè)定軟件來(lái)設(shè)定。在梯形圖中加入TO H2 K1150 K9001 K1，就可以啟動(dòng)回參動(dòng)作。 3.3 傳送定位數(shù)據(jù) 機(jī)器回參完畢后，就可以加工零件了，ACPU把定位數(shù)據(jù)傳給定位模塊，機(jī)器按照設(shè)定的工作軌跡開(kāi)始運(yùn)行，這部分的程序設(shè)計(jì)如下： LOAD L1000 TO H2 K1300V R650 K1將定位模式寫(xiě)到A1SD75的寄存器中。

TO H2 K2300V R650 K1 TO H2 K1301V R0Z K1將M代碼寫(xiě)入寄存器。

TO H2 K1302V R651 K1 寫(xiě)入延遲時(shí)間。

TO H2 K2302V R651 K1 DTO H2 K1304V R600 K1寫(xiě)入軸的定位速度。

DTO H2 K2304V R600 K1 DTO H2 K1306V R1Z K1 寫(xiě)入軸的定位地址。

DTO H2 K2306V R3Z K1 MPS AND<> D10 R500 R500中存放的是當(dāng)前工件程序的定位步數(shù)，用D10寄存器來(lái)累加，判斷機(jī)器是否完成定位步數(shù)。

+ K5 Z Z變址寄存器，如上面的程序中，完成一個(gè)坐標(biāo)的定位，需要設(shè)定M代碼和定位地址。每次增量是5個(gè)字。

+ K10 V V變址寄存器，每個(gè)循環(huán)增量是 10個(gè)字。

INC D10 定位步數(shù)計(jì)數(shù)。

MPP AND= D10 R500 RST L1000 如果D10=R500，則結(jié)束定位數(shù)據(jù)寫(xiě)操作。

3.4 驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)開(kāi)始定位

DTOP H2 K1154 D502 K1更改定位當(dāng)前值，上位機(jī)可以令機(jī)器從任何一個(gè)孔開(kāi)始沖起，開(kāi)始位置之前的就不在加工了。

DTOP H2 K1204 D506 K1 TOP H2 K1150 K9003 K1驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī) TOP H2 K1200 K9003 K1 SET Y30 PLC發(fā)信號(hào)使定位模塊的X軸定位開(kāi)始。

SET Y31 PLC LD Y30 AND X21 判斷X軸啟動(dòng)是否結(jié)束。

LDI X24判斷X軸當(dāng)前是否正在定位過(guò)程中 OR X2A X是否出現(xiàn)故障。

ANB RST Y30 定位完成后復(fù)位Y30；以下幾句是上位機(jī)把工件的定位加工數(shù)據(jù)下傳后，然后設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行直至加工完成。

MOV D501 D555 將上位機(jī)傳來(lái)的工件加工程序步數(shù)傳給D555 INC D555 每加工完一個(gè)孔，D555自動(dòng)加1，設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行加工下一步。 TO H2 K1150 D555 K1定位模塊程序步號(hào)傳給定位模塊的第1150個(gè)寄存器，X軸開(kāi)始定位。 TO H2 K1200 D555 K1 同上，Y軸開(kāi)始定位。

3.5 執(zhí)行機(jī)器的M代碼當(dāng)兩個(gè)軸完成定位后，程序啟動(dòng)M代碼功能，完成輔助操作。這里完成板料的沖孔任務(wù)。程序代碼如下：

FROMP H2 K806 D30 KI K806中存放的是M 代碼，將此M代碼傳到D30中用于后續(xù)的判斷。

WAND H0FF D30 D40 得到M代碼低位，D40 中存放沖模選擇代碼。1代表沖頭1 ，2 代表沖頭2 ，3代表打字。

WAND H0FF00 D30 D50 得到M代碼高位，存放動(dòng)作類(lèi)型選擇代碼。比如定義H100 為沖孔，H200為打字。

LD = H100 D50 OUT M310 輸出沖孔指令。 LD = H200 D50 OUT M312 輸出打字指令。

LD<> D30 K0 AND D40 D21 MOVP D40 D525 轉(zhuǎn)移沖模代碼數(shù)據(jù)。

WAND K3 D525 取字D525的低3位，其他位清零，低三位001代表沖頭1，002代表沖頭2，003代表沖頭3。

DECO D525 M30 K2 對(duì)在D525中存放的沖模選擇代碼進(jìn)行解碼，然后根據(jù)解碼結(jié)果，選擇M30，M32，M33置位。例如，如果D525為001，則解碼結(jié)果是將M31置1。

3.6 安川伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器有眾多的參數(shù)，這里只選擇與該設(shè)備有關(guān)的參數(shù)說(shuō)明設(shè)定方法。設(shè)備的位單元CN01設(shè)定：bit2，3置1，不禁止電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。位單元CN02的設(shè)定：bit3置1 CN0A每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)的設(shè)定：置為8192 P/R。

CN10：寸動(dòng)速度置為200；

CN11：電機(jī)編碼器反饋脈沖數(shù)：8192P/R；

CN2A：電機(jī)選擇 設(shè)為145；

CN2B：控制方式選擇 設(shè)為1；

CN2D：輸出信號(hào)選擇 設(shè)為210。

4結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用2PG的數(shù)控連接板沖孔機(jī)投入使用后，工作情況良好，加工后工件誤差控制在0.5mm以下，實(shí)踐證明，這種定位方法，能很好的適用較惡劣的工作環(huán)境。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 張巍. PC/PLC 機(jī)電控制系統(tǒng)研究[D]. 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文,2003:17-43

[2] 三菱定位模塊資料 A1SD75P1-P2-P3；

[3] 徐政，顧玲.FX_1PG在定位控制中的應(yīng)用，機(jī)電設(shè)備 1999年第2期。

作者簡(jiǎn)介：崔新雨，男，1975年生，內(nèi)蒙古赤峰市人，工學(xué)碩士，研究領(lǐng)域：運(yùn)動(dòng)控制及現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)。