0 引言

　　某客戶一套軸類淬火機床有8個運動軸。其中6個軸只做定位運動，還有2個軸要求既做定位運動，又做旋轉(zhuǎn)運動。各軸之間不需要做聯(lián)動。如何為客戶配置一套經(jīng)濟實用的控制系統(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NC軸。采用雙系統(tǒng)，每系統(tǒng)內(nèi)設置4個NC軸。利用其等待功能，可以實現(xiàn)8軸的運行。

　　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FX2N—PLC可以帶8臺FX2N．10a詛，這樣就易于實現(xiàn)8個軸的控制，由于工作機械并不要求各軸之間的聯(lián)動，選用FX2N-lOGM就易于減少控制難度，增加互換性，減少停機時間．而且也經(jīng)濟實用．經(jīng)綜合考慮，決定采用第2方案。

1 總設計方案

　1.1 各個軸的定位動作可以預先編制在其對應的FX2N-1 0GM定位單元內(nèi)

　　只留出“啟動”、“停止”信號給主PLC控制。主PLC控制各軸的“啟動”、“停止”。各軸的手動運行也由主PLC控制。各外圍設備的控制也由主PLC控制。整個自動程序由步進梯形指令完成。

　　1.2 由觸摸屏制作各軸的運動控制畫面

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

2 FX2N-10GM定位單元的工作特點

　　2.1 FX2N-10GM定位單元本身帶有CPU可以不需主PLC而獨立運行

　　其運動程序與常規(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。運動程序的寫入可以通過手持編程器“E-20TP”寫入，也可以通過專用編程軟件通過電腦寫入。

　　2.2 FX2N-10GM定位單元具有絕對值系統(tǒng)檢測功能

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

　　2.3 原點設置不需要硬開關(guān)

　　這對于淬火機床這樣高溫，噴水惡劣工作環(huán)境的工作機械來說，減少硬件開關(guān)這樣的故障點有重要意義。

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

　　它的功能是指定運動軸以規(guī)定的速度運行。當出現(xiàn)中斷信號后，立即停止(也可以移動指定的距離)，該指令對于控制淬火機床的旋轉(zhuǎn)軸極為實用。

3 程序設計要點

　　3.1 主PLC與FX2N-10GM定位單元之間的信息交換

　　FX2N-10GM定位單元可以獨立運行，也可以由主PLC控制運行。由主PLC控制運行時，就需要進行信息交換。這種信息交換由PLC的“FROM”／“TO”指令進行。“FROM”指令用于讀取FX2N．10GM的各種信息。“TO”指令用于向FX2N．10GM寫各種信息。

　　下圖是該指令的應用

 
圖1主PLC與FXl0GM之間的指令交換

3.2 自動程序的構(gòu)成

　　淬火機床的全自動加工程序可以由兩種方式編制：

　　第一種方式

　　使用FX2N-10GM的自動加工程序。編程方法類似于數(shù)控編程，從第l軸的自動加工程序開始，用其自動加工程序中的M指令向其他軸發(fā)出“啟動”、“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

　　各軸的工作程序預先寫入FX2N-10GM中。其運行距離，運行速度由數(shù)據(jù)寄存器D指定。在主PLC程序中，通過步進梯形指令控制各軸的啟動，停止。同時寫入各種運行距離，運行速度數(shù)據(jù)。還可以通過觸摸屏修改寫入的運行距離和運行速度。

　　這種方法簡單明了，程序編制及分析簡單，適用于固定動作機械。在本機床程序設計中，采用第2種方式。

4 主要技術(shù)難點

　　4.1 絕對位置檢測系統(tǒng)的建立

　　在FX2N-10GM和MR-J2S伺服驅(qū)動器之間建立

　　絕對位置檢測系統(tǒng)的方法如下：

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

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

 
圖2絕對位置檢測系統(tǒng)硬件連線圖

　　經(jīng)上述參數(shù)設置和硬連線，上電后，在FX2N-10GM和MR-J2S驅(qū)動器之間自動進行絕對位置信息傳遞。建立絕對位置檢測系統(tǒng)。

　　4.2 絕對位置檢測系統(tǒng)下的回零操作

　　1)設定參數(shù)#16=0；——(機械零點數(shù)值)
　　2)參數(shù)#18=2——(無DOG開關(guān)模式)
　　3)將軸運動到預想零點位置，
　　4)按下回零開關(guān)(發(fā)出回零信號)
　　5)發(fā)出CRL信號，伺服驅(qū)動器的偏差計數(shù)器被清零)l
　　6)將參數(shù)#16--(機械零點數(shù)值)的數(shù)值寫入當前值寄存器；

　　以上5、6項由控制器自動完成，在絕對位置檢測系統(tǒng)下只需進行一次回零操作。

　　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：啟動——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)停止信號由熱處理工藝條件決定，無法預先確定。

　　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，時間就太長了。這是實際工作所不允許的。實際調(diào)試中采用中斷功能，即將熱處理工藝完成信號作為中斷信號，在FX2N-10GM定位單元中，該信號為X2。當該信號X2=ON，中斷啟動。

5 結(jié)束語

　　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)簡單，顯示及操作功能豐富。經(jīng)濟實用的數(shù)控系統(tǒng)。具有很強大的柔性生產(chǎn)能力。由于三菱的FX2N-10GM／20GM可以獨立運行，因此可以用其構(gòu)成多達數(shù)十軸的控制系統(tǒng)。用主PLC控制各軸的啟動／停止。這是構(gòu)成多軸控制系統(tǒng)的好方法。