基于PLC控制的机构定位程序的编程技巧

陈广胜 徐显悦

摘 要

在自动化生产、加工和控制过程中，经常要对加工工件的尺寸或机械设备移动的距离进行精确定位控制。这种定位控制仅仅要求控制对象按指令进入指定的位置，对运动的速度无特殊要求[1]。在自动化设备中，伺服电机是进行精确定位的常用设备，实现定位控制的关键则是对伺服电机的控制。本文旨在阐述利用PLC控制伺服电机实现准确定位的方法，同时，在每一个定位都会有其他的动作，如何编写一个灵活的定位程序和处理好定位与其他动作的关系，对于工业生产中定位控制的实现具有较高的实用与参考价值。

关键词：自动化，伺服定位，编程技巧，PLC

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）02（b）-0000-00

Abstract

In the process of automatic production， processing and control， it is often necessary to precisely locate and control the size of the workpiece or the moving distance of the mechanical equipment. This kind of positioning control only requires the control object to enter the designated position according to the instruction， and has no special requirement for the speed of movement [1]. In the automation equipment， the servo motor is the common equipment for precise positioning. The key to realize positioning control is the control of the servo motor. The purpose of this paper is to elaborate the method of accurately positioning by using PLC to control servo motor. At the same time， there will be other actions in each positioning. How to write a flexible positioning program and deal with the relationship between positioning and other actions is of great practical and reference value for the realization of positioning control in industrial production.

Key words： automation， servo positioning， programming skills， PLC

在工業自动化程度越来越高的今天，PLC在工业自动化中占据了绝对的优势，市场占有率很高，大中小企业基本都用PLC控制生产线[2]。随着市场需求的多样化，对生产线灵活性要求也越来越高，生产线的改造也越来越频繁。PLC的编程对生产线的改造升级也显得越来越重要。生产线中机构的定位是常见的现象，在精确定位中，常用的电机是伺服电机。自动控制系统中，伺服电机常用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压小等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出[3]。本文以亚龙YL-335B生产线的机械手控制为例，论述定位程序的编程思路。

一、 设备简介

亚龙YL-335B型自动生产线由安装在铝合金导轨式实训台上的供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。

其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取伺服电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。

二、 功能特点分析

输送单元的基本功能：通过直线运动传动机构驱动抓取机械手装置到指定单元的物料台上精确定位，并在该物料台上抓取工件，把抓取到的工件输送到指定地点然后放下，实现传送工件的功能。

图一 设备结构框图

该系统一共需要五个点定位：原点、供料单元、加工单元、装配电源和分拣单元。其中在供料单元时，机械手装置需要实现抓取工件；加工单元时，机械手装置需要放下工件，待加工单元加工完成后再抓取工件；装配单元时，机械手装置需要放下工件，待装配单元装配完成后再抓取已装配的工件；分拣单元时，机械手装置需要把工件放下，然后根据要求继续下一动作。

输送单元单元的功能就是根据生产的需要，搬运工件给其他几个单元进行处理。该单元的运行效率很大程度决定了整条生产线的运行效率。也是整条生产线最活跃最重要的一个单元。要写好该单元的控制程序，根据功能要求，首先对输送单元的功能进行梳理和归纳。输送单元在每个单元都是送工件或取工件，剩下就是定位的问题。根据这个特点，我们可以把定位和在每个位置的动作分成两大功能来控制。

三、系统硬件及伺服参数设置

设备采用了型号为FX3U-48MT的PLC控制，伺服驱动器为松下madkt1507e，交流伺服电机型号为松下MHMJ022G1U. 伺服系统的接线主要以伺服驱动器为中心，基本的接线有四组，一组是电源接线（XA），包括主电源和控制电源；二组是伺服电机电源动力线（XB），UVW三相电与电机的三个端要对应；三组是I/O接线（X4），保护来自PLC的控制信号、左右限位信号及伺服警报信号输出；四组是编码器反馈接线（X6），有伺服电机运动时产生反馈信号到伺服驱动器[4]。

四、程序编写

核心程序主要分成三大块，初始化、定位和位置动作、定位请求信号和位置动作启动程序。首先进行系统初始化：将机械部分恢复到初始状态，回到机械原点。在每次设备启动和按下回原点按钮时，启动系统初始化程序；然后将输送单元动作分为两部分：一是机械手的准确移位，用M1控制DRVA语句（如图三），其中用于定位置的操作数用数据寄存器代替，通过改变寄存器的值来改变位置。二是在每个位置机械手的送工件或取工件动作部分，固定一组M进行控制，可以采用子程序实现动作，这样使程序更清晰。最后通过处理请求信号（各单元等待机械手搬运工件）转换为动作代号放入D110，当有请求（0

图二 编程思维导图

图三 定位语句

图四 定位赋值语句

为了程序结构清晰，提高可读性，机械手的取工件和送工件的动作采用子程序处理。采用数据寄存器D110的值来表示各单元的请求，可以方便网络信号的传输，也方便后续与触摸屏的数据共享[5]。如果生产线单元组成由发生变化，对于输送单元来说，程序的基本结构和思路都可以基本不变。比如，少了一个加工单元，只是D110缺少一个值，程序可以不修改；如果增加一个单元，主要增加D110一个值，然后增加赋值语句。

五、小结

在程序编写前，要进行充分的功能分析，通过分析归纳出系统的功能模块，这次才能形成清晰的编程思路。通过画思维导图能帮助程序的编写。当各单元共享数据比较多时，可以把同一类的数据通过用数据寄存器的值来共享。程序的编写重在编程思路的确立，通过功能分析，思维导图的组建，能使程序编写更简单，思路清晰，增加程序的灵活性。为后续设备的升级、维修提供便利。

[1] 李 宁，

[2] 阳胜峰.可编程序控制器及其网络系统的综合应用[M].北京：中国电力出版社.2009

[3]三菱電机自动化（上海）有限公司 FX3U，FX3UC编程手册.2005

[4]珠海松下马达有限公司.minas-A5伺服系统使用手册综合版.2009

[5]靳永周.基于PLC的伺服电机运动控制系统设计[J].中国高新技术企业，2017，14（16）：116-117.

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2020-02-15