FP∑定位单元在运动控制领域的应用

PLC作为逻辑控制的控制器，以其高可靠性，逻辑功能强、体积小，可在线修改程序，易于与计算机接口，能对模拟量进行控制等优异性能，已经广泛替代了大量的中间继电器、时间继电器等组成的传统的继电—接触器控制系统。在工业控制领域中得到大量运用, 成为了现代工控的支柱产品。目前，随着运动控制技术的发展和广泛应用，PLC也越来越广泛地应用于运动控制领域。

近期，松下公司正式推出了其新型的PLC单元—FP∑。在原来FP0系列产品的基础上，大幅度提高了位置控制功能：

● 可输出最高100KHz的脉冲序列, 以实现对步进和伺服电机进行控制。

● 提供梯形升降速曲线控制、返回原点、点动运行（JOG）等专用高级指令。

● 最具特色的是，FP∑增加了两轴直线和圆弧插补联动功能。

除此以外，FP∑也具有常规PLC的强大逻辑控制功能。

本文以作者利用FP∑成功开发的一两轴联动控制系统为例，介绍FP∑在运动控制系统中的应用。

一、系统要求：

1、两轴系统通过插补运动实现如图1所示的曲线轨迹；

2、可以修改运动速度参数和实时动态的运动状态显示。


二、系统组成：


系统主要由以下三部分组成：

1、上位控制器—FP∑

FP∑是一种面向运动控制的PLC，具有专用指令实现脉冲输出，内置直线插补、圆弧插补功能，同时也具有一般PLC的逻辑控制功能。

2、执行机构—步进电机（HN 200 3438）及驱动器（IM483）

步进电机驱动器接收FP∑输出的脉冲、方向信号，控制步进电机带动机械

传动部分，使焊枪走出图1所示的轨迹。

3、人机界面—easyviewMT220D

人机界面（HMI）和PLC进行双向数据交换，接收用户的工作参数设置，

同时监视步进电机的运行状况。

FP∑输入/输出口定义如表1所示：



三、系统控制软件
1、FP∑的插补功能说明

1） 直线插补功能的实现



按所需轨迹设置如表2所示的寄存器数据，执行直线插专用指令F175，便可实现如图3所示的直线插补运动。
2） 圆弧插补功能的实现



按所需轨迹设置如表3所示的寄存器数据，执行圆弧插补运动专用指令F176，便可实现如图4所示的圆弧插补运动。
2、PLC软件流程
如图1所示的轨迹由多段直线和圆弧构成，我们首先将整个图形从接点处分成一段段的直线和圆弧，然后利用FP∑的直线和圆弧插补功能逐一实现每段的插补图形。最终完成整个插补过程。软件流程如图5所示。


编程时，首先将整个曲线图形分成几段单独的直线和圆弧，然后利用PLC的插补功能来进行分段的插补。我们利用了PLC内部的WR寄存器。它是一个16位数据寄存器，每一位的状态都和一个R寄存器相对应。如图6示，当我们将“1”从WR1的最低位移向最高位的过程中，寄存器R10到R1F将依次轮流变为ON状态。因此，可以利用对WR1移位操作，顺次改变寄存器R1X的状态，来触发每一个单段的插补运动，以实现整个曲线运动，如流程图（图6）所示。


四、结束语：
在该系统开发过程中，由于充分利用了FP∑强大的运动控制功能，大大缩短了开发周期，同时也节省了开发费用。通过长时期的使用，用户反映该系统具有较强的稳定性和较高的加工精度。伴随着PLC技术的进一步发展，FP∑在中小型运动控制系统中必将得到越来越广泛的应用。