摘 要：在往返式傳動(dòng)控制系統(tǒng)中鼠泊，很多時(shí)候都會(huì)涉及到多點(diǎn)定位問題。即要求在不同的定位點(diǎn)啟動(dòng)不同的機(jī)械動(dòng)作。但由于機(jī)械慣性的作用崖堤，常常會(huì)給系統(tǒng)帶來定點(diǎn)誤差。本系統(tǒng)以龍門刨床的機(jī)械傳動(dòng)為例耐床，采用PLC作為控制器密幔，通過變頻器調(diào)節(jié)速度，利用光電編碼器和PLC高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行定位控制撩轰，從而實(shí)現(xiàn)精確定位胯甩。
關(guān)鍵字：變頻器; PLC; 高速計(jì)數(shù)器; 光電編碼器

1 龍門刨床的機(jī)械傳動(dòng)控制要求

圖1所示的龍門刨床的機(jī)械傳動(dòng)示意圖。傳動(dòng)系統(tǒng)從原點(diǎn)啟動(dòng)堪嫂，中速行駛到1000mm偎箫，開始高速行駛，高速行駛到3000mm，開始低速爬行莱检，低速爬行到終點(diǎn)（3200mm）停車红最。停頓2s。反向高速行駛斗赘，高速行駛到距原點(diǎn)200mm處開始低速爬行拟艳。到達(dá)原點(diǎn)停車，停頓2s后重新開始往返肄酬。在原點(diǎn)和終點(diǎn)低速爬行的目的是為了避免系統(tǒng)慣性帶來的定點(diǎn)誤差陈售，做到原點(diǎn)和終點(diǎn)的精確定位停車。

 
圖1 往返式機(jī)械傳動(dòng)示意圖

2 龍門刨床機(jī)械傳動(dòng)的PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)對(duì)變頻器的控制要求

變頻器的正反轉(zhuǎn)由繼電器K1显憾、K2控制伦颠，速度的切換由繼電器K3、K4完成件塌。變頻器故障報(bào)警輸出觸點(diǎn)（30A侮杆、30C觸點(diǎn)）用于立即停止高速計(jì)數(shù)器運(yùn)行，并由指示燈HR指示漱凝。

變頻器具有多段速度設(shè)定功能疮蹦，當(dāng)K3、K4兩個(gè)繼電器觸點(diǎn)都斷開時(shí)茸炒，高速行駛（第一速度）;K3閉合愕乎，K4斷開時(shí)，中速行駛（第二速度）;K3斷開壁公，K4閉合時(shí)感论，低速行駛（第三速度）;K3、K4都閉合時(shí)紊册，手動(dòng)調(diào)節(jié)行駛（第四速度）比肄。

旋鈕SF用于手動(dòng)/自動(dòng)切換，并用指示燈HG1表示自動(dòng)狀態(tài)囊陡。手動(dòng)時(shí)芳绩，能夠通過按鈕SA1（電機(jī)正轉(zhuǎn)）和SA2（電機(jī)反轉(zhuǎn)）手動(dòng)調(diào)節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)的位置。

按鈕SA用于傳動(dòng)系統(tǒng)在自動(dòng)狀態(tài)下的啟動(dòng)/停止控制撞反。采用“一鍵開關(guān)機(jī)”方式實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)/停止控制妥色，用指示燈HG2表示啟動(dòng)狀態(tài)。

行程開關(guān)SQ用于自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)遏片，確定傳動(dòng)系統(tǒng)在原點(diǎn)位置叛始，自動(dòng)停止時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)必須返回原點(diǎn)轴及。行程開關(guān)SQ1绣坛、SQ2用于傳動(dòng)系統(tǒng)的兩端限位约落，確保傳動(dòng)系統(tǒng)不能脫離設(shè)備。

2.2 PLC系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成及連接

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)龍門刨床機(jī)械傳動(dòng)的精確定位巢的，本系統(tǒng)采用PLC作為控制器确铛，通過變頻器進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，采用光電編碼器和PLC高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行定位控制嘴符。根據(jù)龍門刨床的機(jī)械傳動(dòng)控制要求巨揪，系統(tǒng)中有開關(guān)量輸入點(diǎn)8個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)7個(gè)蒿荤，光電編碼器A相輸入一個(gè)涂嫡，因此選用SIEMENS的CPU224作為控制器，其I/O點(diǎn)的分配及系統(tǒng)接線如圖2所示禾绊。

 
圖2 龍門刨床機(jī)械傳動(dòng)PLC控制系統(tǒng)接線圖

3 PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)

PLC的梯形圖程序設(shè)計(jì)包含主程序（用于實(shí)時(shí)調(diào)用手動(dòng)子程序SBR_0和自動(dòng)子程序SBR_1）抬泛、子程序SBR_0（用于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的手動(dòng)控制）和SBR_1（用于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制）和中斷處理程序INT_0程序（用于處理高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)當(dāng)前值到達(dá)不同預(yù)置值的處理）。由于篇幅所限焕数，以下將以中斷處理程序INT_0程序?yàn)槔疵粒f明變頻器對(duì)速度的控制和調(diào)節(jié)。其梯形圖如下堡赔。

4 梯形圖設(shè)計(jì)過程中要注意的幾個(gè)關(guān)鍵問題

4.1通過多次更改高速計(jì)數(shù)器的中斷和預(yù)置值實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位

實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位控制的關(guān)鍵包括兩點(diǎn)识脆，第一點(diǎn)是設(shè)置高速計(jì)數(shù)器中斷事件12（計(jì)數(shù)器當(dāng)前值=計(jì)數(shù)器預(yù)置值），另一點(diǎn)就是在中斷處理程序中更改高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值善已。

定位控制需要測(cè)量定位點(diǎn)與原點(diǎn)的距離灼捂，然后將單位距離（mm）轉(zhuǎn)換成脈沖量，通過光電編碼器和PLC高速計(jì)數(shù)器記錄脈沖量的變化换团。本系統(tǒng)中纵东，光電編碼器的機(jī)械軸和電動(dòng)機(jī)同軸。傳動(dòng)比=10啥寇，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備的傳動(dòng)輥直徑=100mm，光電編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)=600個(gè)/轉(zhuǎn)洒扎〖穑可以計(jì)算出每毫米距離的脈沖數(shù)為：

每毫米距離的脈沖數(shù)=600÷（10×100×3.14）≈0.19108脈沖/mm

定點(diǎn)位和預(yù)置值比較，必須采用高速計(jì)數(shù)器中斷方式驹播，而不能采用一般的比較指令蝎业。因?yàn)橐话愕谋容^指令無法捕捉高速變化的事件。

所以谓虽，必須通過ATCH和ENI指令將高速計(jì)數(shù)器中斷事件號(hào)12（（計(jì)數(shù)器當(dāng)前值=計(jì)數(shù)器預(yù)置值）與中斷處理程序INT_0連接捣卵。在中斷處理程序INT_0中，到達(dá)預(yù)置值時(shí)笤簸，重新裝載下一次的預(yù)置值借陕，并執(zhí)行工藝要求的繼電器輸出远丸，處理變頻器的運(yùn)行速度。

在自動(dòng)子程序SBR_1中册安，將高速計(jì)數(shù)器HC0設(shè)置為單相計(jì)數(shù)輸入喜毅，沒有外部控制功能。在原點(diǎn)和終點(diǎn)通過更改計(jì)數(shù)方向烫奏，便于中斷處理程序INT_0判斷變頻器的運(yùn)行方向苇皂。

4.2 在中斷處理程序INT_0中不能使用等于比較指令

由于在一個(gè)中斷處理程序INT_0中判斷處理多個(gè)預(yù)置值。需要比較指令和計(jì)數(shù)方向來判斷目前高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)當(dāng)前值在哪個(gè)階段耙肖，根據(jù)判斷來決定執(zhí)行那一段指令仰铃。但是，判斷不能使用等于比較指令授瘦，應(yīng)該使用大于或小于指令判斷醋界。

盡管中斷事件（計(jì)數(shù)器當(dāng)前值=計(jì)數(shù)器預(yù)置值）發(fā)生時(shí)，PLC立即中斷當(dāng)前主程序奥务、子程序物独，執(zhí)行中斷處理程序INT_0中的指令。但是氯葬，在中斷處理程序INT_0中挡篓，PLC仍然是按照逐條逐行的掃描機(jī)制執(zhí)行。而高速變化的計(jì)數(shù)值不可能和中斷處理程序執(zhí)行同步帚称，如果采用等于比較指令官研，PLC在執(zhí)行中斷處理程序時(shí)，可能會(huì)錯(cuò)過等于值闯睹，使PLC在中斷處理程序中無法判斷設(shè)備運(yùn)行到哪個(gè)階段戏羽。

4.3 在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，高速計(jì)數(shù)器的初始值寄存器寫入必須禁止

由于多點(diǎn)定位需要多次裝載預(yù)置值楼吃，寫入預(yù)置值必須執(zhí)行HSC指令始花。

執(zhí)行HSC寫入指令，不單單是寫入預(yù)置值路统，如果在控制字節(jié)中不加以限制茴辈，初始值寄存器SMD38中的值同樣寫入。而SMD38=0乞审，這樣绎噩，就會(huì)使高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)當(dāng)前值置0。因此，在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，必須設(shè)置控制字節(jié)SMB37的第七位SM37.6為0暴雕，在裝載預(yù)置值時(shí)，禁止寫入初始值纳倒。

但是躁盗，在高速計(jì)數(shù)器初始設(shè)置和返回原點(diǎn)重新開始運(yùn)行時(shí)，又必須寫入初始值你义，使初始值置0夹勾，避免機(jī)械原因帶來的誤差。因此况既，控制字節(jié)必須多次修改这溅。遵循的原則是：允許寫入初始值、執(zhí)行HSC指令后棒仍，必須馬上修改控制字節(jié)悲靴，禁止初始值寫入，并再次執(zhí)行HSC指令莫其，中間不能有其它指令存在癞尚。

4.4 多點(diǎn)定位的輸出線圈盡量采用立即指令

采用高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行多點(diǎn)定位，主要為了精確定位乱陡。定位精度既決定于高速計(jì)數(shù)器的測(cè)量浇揩，同時(shí)也決定于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行快速性。

如果采用普通輸出指令憨颠，在一個(gè)掃描周期的程序執(zhí)行階段胳徽，改變的僅僅是輸出映像存儲(chǔ)器，PLC的輸出點(diǎn)不會(huì)立即刷新爽彤，只有在程序執(zhí)行完畢后养盗，PLC的輸出映像存儲(chǔ)器才能對(duì)輸出點(diǎn)刷新，執(zhí)行輸出适篙。

為了增加定位精度必痢，盡量采用立即輸出指令。立即輸出指令不受PLC掃描周期階段的限制漂手，在改變輸出映像存儲(chǔ)器的同時(shí)涤朴，立即刷新PLC輸出點(diǎn)。

4.5自動(dòng)/手動(dòng)程序采用For-Next循環(huán)指令和子程序指令實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)中的自動(dòng)/手動(dòng)功能通過采用For-Next指令和子程序指令實(shí)現(xiàn)曼散。自動(dòng)程序和手動(dòng)程序?qū)嶋H上就是兩個(gè)循環(huán)指令的循環(huán)體茁升。而循環(huán)指令僅執(zhí)行一次循環(huán)掃描刷新。

手動(dòng)子程序SBR_0和自動(dòng)子程序SBR_1用于整個(gè)程序的分段搪古，便于程序的理解，增加程序的可讀性咕隶。For-Next循環(huán)指令的作用是使輸出線圈能夠重復(fù)使用赁霉，簡(jiǎn)化程序。

中斷處理程序：INT_0

當(dāng)變頻器正向運(yùn)行（由SM36.5判斷倚辟，增計(jì)數(shù)為正向運(yùn)行谬碱，SM36.5=1）舰桑，高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于19108（1000mm）時(shí)，繼電器K3（Q0.2）蠢挡、K4（Q0.3）斷開弧岳，變頻器速度設(shè)定為高速正向行駛（第一速度）。同時(shí)將高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值更改為57325（3000mm）业踏。

當(dāng)變頻器正向運(yùn)行禽炬，高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于59325（3000mm）時(shí)，繼電器K3（Q0.2）斷開勤家、K4（Q0.3）接通腹尖，變頻器速度設(shè)定為低速正向爬行行駛（第三速度）。同時(shí)將高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值更改為61146（3200mm）伐脖。

當(dāng)變頻器正向運(yùn)行热幔，高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于61146（3200mm）時(shí)，表明達(dá)到終點(diǎn)讼庇，繼電器K1（Q0.0）绎巨、K2（Q0.1）、K3（Q0.2）蠕啄、K4（Q0.3）全部復(fù)位斷開场勤，變頻器立即停止運(yùn)行。同時(shí)柿癞，發(fā)出終點(diǎn)到達(dá)信號(hào)M0.1来鸟，讓子程序SBR_1處理停頓2s時(shí)間，并由SBR_1處理反向運(yùn)行設(shè)置哩讶。

當(dāng)變頻器反向運(yùn)行（由SM36.5判斷甲祖，減計(jì)數(shù)為反向運(yùn)行，SM36.5=0）誊配，高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于3822（200mm）時(shí)鞍伟，繼電器K3（Q0.2）斷開、K4（Q0.3）接通请状，變頻器速度設(shè)定為低速反向爬行行駛（第三速度）秀吧。同時(shí)將高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值更改為0。

當(dāng)變頻器反向運(yùn)行（由SM36.5判斷铝儒，減計(jì)數(shù)為反向運(yùn)行醒腹，SM36.5=0），高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于0時(shí)抬邑，表明變頻器返回到達(dá)原點(diǎn)漆暑。繼電器K1（Q0.0）、K2（Q0.1）个扰、K3（Q0.2）瓷炮、K4（Q0.3）全部復(fù)位斷開葱色，變頻器立即停止運(yùn)行。同時(shí)娘香，發(fā)出原點(diǎn)到達(dá)信號(hào)M0.0苍狰，讓子程序SBR_1處理停頓2s時(shí)間，并由SBR_1處理正向重新運(yùn)行設(shè)置烘绽。

本文創(chuàng)新點(diǎn)：

往返式傳動(dòng)控制系統(tǒng)的多點(diǎn)定位是一個(gè)較難解決的問題淋昭，本系統(tǒng)采用PLC作為控制器，通過變頻調(diào)速诀姚，利用光電編碼器和PLC高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行定位控制响牛，克服了往返式傳動(dòng)控制系統(tǒng)中由于機(jī)械慣性的作用給系統(tǒng)帶來的定點(diǎn)誤差，從而實(shí)現(xiàn)了精確定位赫段。

參考文獻(xiàn)：
[1] SIMATIC S7-200 可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)和用戶手冊(cè).1999.
[2] 方承遠(yuǎn)呀打，工廠電氣控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.7.
[3] 胡幸鳴,戴一平.基于PLC 技術(shù)的組合機(jī)床改造[J].微計(jì)算機(jī)信息糯笙，2006贬丛，7-1：32-38

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