多点定位测试仪数控系统技术开发

　　1.多点定位测试仪控制系统技术要求

　　“多点定位测试仪”是用于特殊加工行业的测试仪器，其工作要求如下：

　　①能实现多点定位，第1代产品要求能够实现10点定位；以后能够扩展定位点数。

　　②“定位距离”，“定位速度”能够任意设定，定位精度0.01mm。

　　③能够任意选择“定位点”；

　　④能够任意设定“测试次数”

　　⑤能够实现点动，手轮，自动一键启停，紧急停止，中断运行等功能。

　　2.控制系统的基本配置

　　2.1控制系统的构成：

　　根据“多点定位测试仪”的技术要求，经过综合分析，决定其控制系统的构成如图1：



　　2.2控制系统各部分的功能

　　①以FX2N-20GM2轴定位单元+MR-J2S3伺服系统为核心构成运动定位系统。FX2N-20GM2轴定位单元可以控制2伺服轴做插补运行或独立运行。

　　②FX2N-20GM2轴定位单元可以连接手轮实现手动精确定位。

　　③主控系统采用FX2N-80MR，该控制器主要控制“多点定位测试仪”的输入输出信号，并且作为与触摸屏（以下简称GOT）的链接界面。同时用PLC与定位控制单元FX2N-20GM通信，实现对定位单元FX2N-20GM的控制。

　　④用GOT做操作界面，在GOT上可以实现对“定位距离”，“定位速度”的设置。同时可以对“定位位置”进行选择。可以任意设定“循环次数”。
　3.多点定位测试仪运动逻辑分析及运动程序开发

　　3.1多点定位测试仪的定位运动要求

　　多点定位测试仪的定位运动要求如下：

　　定位点共有10点，如图2：



图2. 多点定位测试仪的定位运动示意图

　　测试仪的工作要求是能够从“当前点位”向“任一点位”运行。而且循环次数可以任意设定。

　　3.2对运动逻辑的分析：

　　测试仪的定位点共有10点，工作台可能定位在任意一点，如果要求从“当前点位”向“任一点位”运行，则可能有9种运动路径选择，如果加上“同号选择”判断，整个系统就有10*10=100种运动路径选择，这意味着运动程序至少要100个判断条件+90条运动流程。这样的运动程序就太复杂了。

　　能不能简化其运动程序呢？

　　仔细分析测试仪的工作台运动方式：从“当前点位”到“下一点位”都要先回到Y0位置，再沿“X”轴运行，根据选择的条件，向“下一点位”运行。

　　这样如图2所示在X轴上设置一原点，不管工作台当前定位在任一点位上，当指令其向“下一点位”运动时都先执行“回原点”动作，再从原点向“下一点位”运动。这样全部运动流程就可以从90条简化为9条，这样就可以大大简化运动程序的编制，提高了程序安全系数。由于原点选择在中间位置，从统计学的角度来看，对工作效率影响不多。

　　3.3运动程序的编制

　　三菱定位单元FX2N-20GM是一个可以独立做运动控制的数控系统。

　　其运动程序可以用编程器编制，也可以用专用软件编制。编制运动程序的专用指令类似于通用的G代码指令。

　　3.3.1专用指令型运动程序

应用FX2N-20GM专用的运动指令编制的部分“定位运动程序”如下：

运动程序 (运动流程选择部分)

N1 LD M701-----------选择条件：如果选择1#位

N2 FNC00(P1)-----------跳跃至“P1”指针程序段

(………….)

N22 LD M710-----------选择条件：如果选择10#位

N23 FNC00(P10) -----------跳跃至“P10”指针程序段

……….

N30 P1---------------------回1#位程序段

N31 cod00 Y0 f2000-----------回到“Y轴原点”

N32 cod00 X0 f2000---------- 回到“X轴原点”

N33 cod00 xD106 fxD108;---- ---回到1#位“X位置”处

(X位置用D106设置，运行速度用D108设置)

N34 cod00 yD110 fyD112; ---- ---回到1#位“Y位置”处

(Y位置用D110设置，运行速度用D112设置)

N35 M02(END)-----程序结束
3.3.2应用专用编程软件“FXVPS”编制的运动程序：

　　专用编程软件“FXVPS”是专门用于FX2N-20GM的图形式编程软件，具有运动流程构建方便清楚、特别易于构建多流程运动程序，易于设定参数，方便调试及监控等特点。

　　构建“运动程序”前，必须反复了解客户要求，大处着眼，先构建好“运动流程”。然后再细化小节部分。不能先做小节再做流程。



图3 运动流程

　　3.定位单元FX2N-20GM与PLC的联机通信

　　4.1定位单元FX2N-20GM与PLC的联机通信的专用指令及PLC程序

　　三菱定位单元FX2N-20GM的另一特点是可以与三菱PLC联机使用，通过使用PLC控制器与FX2N-20GM的通信功能，在PLC控制器一侧编制相关的控制程序实现工作模式选择，发出程序启动指令，设置定位距离、定位速度，循环次数等数据，以实现系统更柔性化的控制。在本控制系统中，就是采用了“PLC+FX2N-20GM”工作模式。其PLC与“FX2N-20GM”之间的通信程序就是整个PLC程序的关键。

　　PLC与“FX2N-20GM”之间进行通信主要是通过PLC的“FROM”，“TO”指令进行。

　　“FROM”指令-----其功能是将“FX2N-20GM”中的信息读到“PLC”中。

　　“TO”指令-----其功能是将“PLC”中的信息写入“FX2N-20GM”

　　图4是PLC程序中的通信部分：



　　图4中程序第0步是向FX2N-20GM中的“缓冲存储器BFM”写入指令。第10步是向FX2N-20GM中的“缓冲存储器BFM”写入在触摸屏上设定的数值。（图3中的D130）。第20步是读出FX2N-20GM中的“缓冲存储器BFM”表示控制器工作状态的信息。第30步是读出FX2N-20GM中的“缓冲存储器BFM”表示M指令的信息。

　　5.调试期间的问题及解决

　　M指令的使用

　　FX2N-20GM同常规的数控系统一样，也提供了M指令功能。用以控制外围设备的动作。在运动程序中发出的“M指令”存放在其“缓冲存储器BFM--#3”中，通过PLC的FROM指令可以将其读出图4中第30步是读出FX2N-20GM中的“缓冲存储器BFM”表示M指令的信息。第46步是用M指令驱动外围设备Y10。

　　使用M指令的关键是确定其“完成条件”------即M指令所驱动的对象动作是否执行完成。用“完成条件”启动“M指令完成信号”。运动程序才能进入下一行。图4第46步是用M指令驱动外围设备Y10后，用“M5+Y10”驱动

　　M103，M103就是本程序中规定的“M指令完成信号”

　　在调试过程中，经常遇到执行M指令后，停在“当前行”，不能进入下一行，其关键就是在相关的PLC程序中没有驱动“M指令完成信号”。

　　6.结语：

　　本控制系统经客户使用一年，运行效果良好。满足客户各运行功能要求