摘要：本文介紹了由三菱FX2N-20GM位控單元為核心構(gòu)成的多點(diǎn)定位測(cè)試儀數(shù)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，多流程運(yùn)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)以及PLC與FX2N-20GM通信程序開(kāi)發(fā)和調(diào)試中的關(guān)鍵技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：FX2N-20GM位控單元多運(yùn)動(dòng)流程，手輪運(yùn)動(dòng)指令，M指令

　　1.多點(diǎn)定位測(cè)試儀控制系統(tǒng)技術(shù)要求

　　“多點(diǎn)定位測(cè)試儀”是用于特殊加工行業(yè)的測(cè)試儀器，其工作要求如下：

　　①能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位，第1代產(chǎn)品要求能夠?qū)崿F(xiàn)10點(diǎn)定位；以后能夠擴(kuò)展定位點(diǎn)數(shù)。

　?、凇岸ㄎ痪嚯x”，“定位速度”能夠任意設(shè)定，定位精度0.01mm。

　　③能夠任意選擇“定位點(diǎn)”；

　?、苣軌蛉我庠O(shè)定“測(cè)試次數(shù)”

　?、菽軌?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)動(dòng)，手輪，自動(dòng)一鍵啟停，緊急停止，中斷運(yùn)行等功能。

　　2.控制系統(tǒng)的基本配置

　　2.1控制系統(tǒng)的構(gòu)成：

　　根據(jù)“多點(diǎn)定位測(cè)試儀”的技術(shù)要求，經(jīng)過(guò)綜合分析，決定其控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1：

　　2.2控制系統(tǒng)各部分的功能

　?、僖訤X2N-20GM2軸定位單元+MR-J2S3伺服系統(tǒng)為核心構(gòu)成運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)。FX2N-20GM2軸定位單元可以控制2伺服軸做插補(bǔ)運(yùn)行或獨(dú)立運(yùn)行。

　?、贔X2N-20GM2軸定位單元可以連接手輪實(shí)現(xiàn)手動(dòng)精確定位。

　?、壑骺叵到y(tǒng)采用FX2N-80MR，該控制器主要控制“多點(diǎn)定位測(cè)試儀”的輸入輸出信號(hào)，并且作為與觸摸屏（以下簡(jiǎn)稱GOT）的鏈接界面。同時(shí)用PLC與定位控制單元FX2N-20GM通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)定位單元FX2N-20GM的控制。

　?、苡肎OT做操作界面，在GOT上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)“定位距離”，“定位速度”的設(shè)置。同時(shí)可以對(duì)“定位位置”進(jìn)行選擇?？梢匀我庠O(shè)定“循環(huán)次數(shù)”。

　　3.多點(diǎn)定位測(cè)試儀運(yùn)動(dòng)邏輯分析及運(yùn)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)

　　3.1多點(diǎn)定位測(cè)試儀的定位運(yùn)動(dòng)要求

　　多點(diǎn)定位測(cè)試儀的定位運(yùn)動(dòng)要求如下：

　　定位點(diǎn)共有10點(diǎn)，如圖2：

圖2.  多點(diǎn)定位測(cè)試儀的定位運(yùn)動(dòng)示意圖

　　測(cè)試儀的工作要求是能夠從“當(dāng)前點(diǎn)位”向“任一點(diǎn)位”運(yùn)行。而且循環(huán)次數(shù)可以任意設(shè)定。

　　3.2對(duì)運(yùn)動(dòng)邏輯的分析：

　　測(cè)試儀的定位點(diǎn)共有10點(diǎn)，工作臺(tái)可能定位在任意一點(diǎn)，如果要求從“當(dāng)前點(diǎn)位”向“任一點(diǎn)位”運(yùn)行，則可能有9種運(yùn)動(dòng)路徑選擇，如果加上“同號(hào)選擇”判斷，整個(gè)系統(tǒng)就有10*10=100種運(yùn)動(dòng)路徑選擇，這意味著運(yùn)動(dòng)程序至少要100個(gè)判斷條件+90條運(yùn)動(dòng)流程。這樣的運(yùn)動(dòng)程序就太復(fù)雜了。

　　能不能簡(jiǎn)化其運(yùn)動(dòng)程序呢？

　　仔細(xì)分析測(cè)試儀的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方式：從“當(dāng)前點(diǎn)位”到“下一點(diǎn)位”都要先回到Y(jié)0位置，再沿“X”軸運(yùn)行，根據(jù)選擇的條件，向“下一點(diǎn)位”運(yùn)行。

　　這樣如圖2所示在X軸上設(shè)置一原點(diǎn)，不管工作臺(tái)當(dāng)前定位在任一點(diǎn)位上，當(dāng)指令其向“下一點(diǎn)位”運(yùn)動(dòng)時(shí)都先執(zhí)行“回原點(diǎn)”動(dòng)作，再?gòu)脑c(diǎn)向“下一點(diǎn)位”運(yùn)動(dòng)。這樣全部運(yùn)動(dòng)流程就可以從90條簡(jiǎn)化為9條，這樣就可以大大簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)程序的編制，提高了程序安全系數(shù)。由于原點(diǎn)選擇在中間位置，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來(lái)看，對(duì)工作效率影響不多。

　　3.3運(yùn)動(dòng)程序的編制

　　三菱定位單元FX2N-20GM是一個(gè)可以獨(dú)立做運(yùn)動(dòng)控制的數(shù)控系統(tǒng)。

　　其運(yùn)動(dòng)程序可以用編程器編制，也可以用專用軟件編制。編制運(yùn)動(dòng)程序的專用指令類(lèi)似于通用的G代碼指令。

　　3.3.1專用指令型運(yùn)動(dòng)程序

應(yīng)用FX2N-20GM專用的運(yùn)動(dòng)指令編制的部分“定位運(yùn)動(dòng)程序”如下：

        運(yùn)動(dòng)程序 (運(yùn)動(dòng)流程選擇部分)

N1   LD  M701-----------選擇條件：如果選擇1#位

N2   FNC00(P1)-----------跳躍至“P1”指針程序段

  (………….)

N22  LD  M710-----------選擇條件：如果選擇10#位

N23   FNC00(P10) -----------跳躍至“P10”指針程序段

……….

N30  P1---------------------回1#位程序段

N31 cod00  Y0  f2000-----------回到“Y軸原點(diǎn)”

N32 cod00  X0  f2000---------- 回到“X軸原點(diǎn)”

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

    (X位置用D106設(shè)置，運(yùn)行速度用D108設(shè)置)

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

(Y位置用D110設(shè)置，運(yùn)行速度用D112設(shè)置)

N35 M02(END)-----程序結(jié)束

　　3.3.2應(yīng)用專用編程軟件“FXVPS”編制的運(yùn)動(dòng)程序：

　　專用編程軟件“FXVPS”是專門(mén)用于FX2N-20GM的圖形式編程軟件，具有運(yùn)動(dòng)流程構(gòu)建方便清楚、特別易于構(gòu)建多流程運(yùn)動(dòng)程序，易于設(shè)定參數(shù)，方便調(diào)試及監(jiān)控等特點(diǎn)。

　　構(gòu)建“運(yùn)動(dòng)程序”前，必須反復(fù)了解客戶要求，大處著眼，先構(gòu)建好“運(yùn)動(dòng)流程”。然后再細(xì)化小節(jié)部分。不能先做小節(jié)再做流程。

 圖3        運(yùn)動(dòng)流程

　　3.定位單元FX2N-20GM與PLC的聯(lián)機(jī)通信

　　4.1定位單元FX2N-20GM與PLC的聯(lián)機(jī)通信的專用指令及PLC程序

　　三菱定位單元FX2N-20GM的另一特點(diǎn)是可以與三菱PLC聯(lián)機(jī)使用，通過(guò)使用PLC控制器與FX2N-20GM的通信功能，在PLC控制器一側(cè)編制相關(guān)的控制程序?qū)崿F(xiàn)工作模式選擇，發(fā)出程序啟動(dòng)指令，設(shè)置定位距離、定位速度，循環(huán)次數(shù)等數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更柔性化的控制。在本控制系統(tǒng)中，就是采用了“PLC+FX2N-20GM”工作模式。其PLC與“FX2N-20GM”之間的通信程序就是整個(gè)PLC程序的關(guān)鍵。

　　PLC與“FX2N-20GM”之間進(jìn)行通信主要是通過(guò)PLC的“FROM”，“TO”指令進(jìn)行。

　　“FROM”指令-----其功能是將“FX2N-20GM”中的信息讀到“PLC”中。

　　“TO”指令-----其功能是將“PLC”中的信息寫(xiě)入“FX2N-20GM”

　　圖4是PLC程序中的通信部分：

　　圖4中程序第0步是向FX2N-20GM中的“緩沖存儲(chǔ)器BFM”寫(xiě)入指令。第10步是向FX2N-20GM中的“緩沖存儲(chǔ)器BFM”寫(xiě)入在觸摸屏上設(shè)定的數(shù)值。（圖3中的D130）。第20步是讀出FX2N-20GM中的“緩沖存儲(chǔ)器BFM”表示控制器工作狀態(tài)的信息。第30步是讀出FX2N-20GM中的“緩沖存儲(chǔ)器BFM”表示M指令的信息。

　　5.調(diào)試期間的問(wèn)題及解決

　　M指令的使用

　　FX2N-20GM同常規(guī)的數(shù)控系統(tǒng)一樣，也提供了M指令功能。用以控制外圍設(shè)備的動(dòng)作。在運(yùn)動(dòng)程序中發(fā)出的“M指令”存放在其“緩沖存儲(chǔ)器BFM--#3”中，通過(guò)PLC的FROM指令可以將其讀出圖4中第30步是讀出FX2N-20GM中的“緩沖存儲(chǔ)器BFM”表示M指令的信息。第46步是用M指令驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備Y10。

　　使用M指令的關(guān)鍵是確定其“完成條件”------即M指令所驅(qū)動(dòng)的對(duì)象動(dòng)作是否執(zhí)行完成。用“完成條件”啟動(dòng)“M指令完成信號(hào)”。運(yùn)動(dòng)程序才能進(jìn)入下一行。圖4第46步是用M指令驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備Y10后，用“M5+Y10”驅(qū)動(dòng)

　　M103，M103就是本程序中規(guī)定的“M指令完成信號(hào)”

　　在調(diào)試過(guò)程中，經(jīng)常遇到執(zhí)行M指令后，停在“當(dāng)前行”，不能進(jìn)入下一行，其關(guān)鍵就是在相關(guān)的PLC程序中沒(méi)有驅(qū)動(dòng)“M指令完成信號(hào)”。

　　6.結(jié)語(yǔ)：

　　本控制系統(tǒng)經(jīng)客戶使用一年，運(yùn)行效果良好。滿足客戶各運(yùn)行功能要求