簡(jiǎn)述光纖連接器研磨機(jī)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　光纖連接器插針體端面加工屬于高精密研磨，對(duì)研磨機(jī)伺服控制系統(tǒng)的定位精度提出了極高要求。本設(shè)計(jì)將ED200伺服驅(qū)動(dòng)器、PLC和觸摸屏運(yùn)用于光纖連接器研磨機(jī)伺服控制系統(tǒng)中，極大地提高了光纖連接器研磨效率。設(shè)計(jì)選用ED200伺服放大器，編程簡(jiǎn)單，便于PLC控制。此外，利用通訊擴(kuò)展模塊建立了 PLC與ED200間的RS485通訊，系統(tǒng)控制參數(shù)可通過觸摸屏修改，靈活方便。實(shí)際結(jié)果表明，該系統(tǒng)應(yīng)用于光纖連機(jī)器研磨機(jī)后，整機(jī)系統(tǒng)性能更加穩(wěn)定、定位精度高，并且易于操作，提高了生產(chǎn)效率。

　　ED200伺服放大器是一種智能化的伺服電機(jī)控制器，能提供速度、位置和力矩的全數(shù)字化控制。PLC的使用可以提高伺服控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力：觸摸屏的使用可以提供清晰的人機(jī)操作界面。

　　本設(shè)計(jì)的研磨機(jī)伺服控制系統(tǒng)由伺服電機(jī)、ED200伺服放大器、PLC和觸摸屏4部分組成，將它們的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，極大地提高了光纖連接器的研磨質(zhì)量和成品率。

　　1.伺服系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理

　　伺服系統(tǒng)是用來控制被控制對(duì)象的某種狀態(tài)，使其能自動(dòng)地、連續(xù)地、精確地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)變化規(guī)律的一種自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于光纖連接器插針的芯徑很細(xì)，為了按照倒角要求研磨出較理想的端面，操作臺(tái)X、Y、A 3個(gè)軸方向的重復(fù)定位誤差必須控制在一定的范圍內(nèi)。ED200伺服放大器采用高響應(yīng)矢量控制，具有高精度的電流檢出能力，可以實(shí)現(xiàn)高精度、高速度和穩(wěn)定進(jìn)給，能很好滿足系統(tǒng)的控制要求。光纖連接器研磨機(jī)伺服控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖1是其閉環(huán)伺服系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)將輸出位移與設(shè)定進(jìn)行比較，自動(dòng)對(duì)位置環(huán)參數(shù)、速度環(huán)參數(shù)、電流環(huán)參數(shù)以及勵(lì)磁參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使目標(biāo)位置與實(shí)際位置趨于一致，從而達(dá)到精確定位的目的。

　　2.伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2．1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)在硬件上選用S23型兩相伺服電機(jī)、ED200型伺服放大器以及三菱公司FX2N系列PLC和GOTl000觸摸屏。光纖連接器伺服控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。研磨過程中涉及到水平、垂直和旋轉(zhuǎn)3種運(yùn)動(dòng)，分別由X、Y、A 3個(gè)軸的伺服電機(jī)和伺服放大器控制。3個(gè)軸的連接與控制方式類似，圖中為PLC與一個(gè)軸的伺服放大器相連的情況。ED200伺服放大器是一款智能型全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)、控制、總線、I／O等功能，內(nèi)部可以存儲(chǔ)256段程序，每段程序又都可以存儲(chǔ)一種運(yùn)動(dòng)曲線，包含加速度、減速度、最大速度、目標(biāo)位置等重要的運(yùn)動(dòng)曲線參數(shù)，通過8個(gè)I／O口，實(shí)現(xiàn)最多128種運(yùn)動(dòng)曲線直接調(diào)用。利用ED200提供的通訊功能，外部控制器PLC可以調(diào)用ED200內(nèi)部存儲(chǔ)的256段程序并通過觸摸屏人機(jī)界面的數(shù)據(jù)輸入窗口直接修改驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部系統(tǒng)參數(shù)。

　　2．2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　研磨機(jī)伺服系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括ED200內(nèi)部對(duì)象(目標(biāo)位置、速度、加速度、減速度、找原點(diǎn)方式以及工作模式等)賦值和PLC編程控制。

　　ECO2WIN是ED200伺服放大器專用編程軟件，采用順序編程(Sequencer Programming)的方法對(duì)放大器內(nèi)部的對(duì)象賦值。由于研磨過程多次涉及到定位，因而工作模式選用位置控制模式(絕對(duì)／相對(duì)位置模式)，該模式下要定義的對(duì)象如表l所示。

　　ED200伺服驅(qū)動(dòng)器每段程序都有一個(gè)相應(yīng)的程序段號(hào)，在其列表內(nèi)最多包含8個(gè)具有讀寫(RW)屬性的對(duì)象。調(diào)用一段程序后，該程序段內(nèi)的所有指令會(huì)按照從上至下的順序依次執(zhí)行，這就是順序編程思想。

　　ED200伺服提供的觸發(fā)程序段的控制事件有輸入端口的邊沿信號(hào)觸發(fā)、內(nèi)部編程設(shè)定的定時(shí)器時(shí)間到、兩個(gè)數(shù)值的比較結(jié)果為真、目標(biāo)位置到達(dá)等，一些事件可以重復(fù)定義，所以一段程序可以執(zhí)行一次也可以執(zhí)行多次。同時(shí)，在一個(gè)程序段內(nèi)又可以調(diào)用另外一個(gè)程序段。

　　在EC02WlN軟件的數(shù)字輸入窗口可以設(shè)定ED200數(shù)字輸入端口DINl～DIN8的邊沿信號(hào)所對(duì)應(yīng)的程序段，實(shí)現(xiàn)從輸入口調(diào)用內(nèi)部程序段的功能。設(shè)計(jì)中ED200數(shù)字輸入端口的信號(hào)由PLC提供，這樣就可以通過PIC間接對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制。

　　光纖連接器插針體研磨的一個(gè)完整的單周期工序包括入料、研磨、出料以及伺服定位等操作，圖4為系統(tǒng)的軟件流程圖。其中，定位部分主要由ED200伺服放大器內(nèi)部順序編程控制，并且通過PLC信號(hào)觸發(fā)程序段。研磨機(jī)整機(jī)系統(tǒng)由PLC編程控制，PLC采用梯形圖編程方法。

　　ED200支持兩線(半雙工)和4線(全雙工)的RS485通訊。PLC的通訊擴(kuò)展模塊FX2N-485-BD與ED200進(jìn)行RS485通訊，可以實(shí)現(xiàn)兩者間的數(shù)據(jù)