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对单片机、工控机进行位置控制来说，采用可靠性高，程序编辑、修改和调试便捷的可编程逻辑控制器(PLC)以及定位模块集成进行位置控制，无须花太多的精力放在硬件处理上，采用积木式结构便可很快形成控制系统。 

定位模块FX2N-1PG是三菱PLC功能模块之一 ，可单轴控制，脉冲输出*大可达100 KB／s。针对定位控制的特点，该模块具有完善的控制参数设定，如定位目标跟踪、运行速度、爬行速度、加减速时间等。这些参数都可通过PLC的FROM／TO指令设定。除高速响应输出外，还有常用的输入控制，如正反限位开关、STOP、DOG(回参考点开关信号)、PG0(参考点信号)等。此外，还内置了许多软控制位，如返回原点、向前、向后等。对这些特定的功能，只要通过设置特定的缓冲单元已定义的位就可实现。 

1、系统组成 

图1是采用FX2N-1PG定位模块的位置控制系统组成。其中：滑台的定位控制由交流伺服电机通过滚珠丝杠来带动，滑台的正反向运动由电机的正反转控制，滑台移动的速度由电机的转速决定。伺服电机由MR-J2S伺服装置驱动，MRJ2S接受FX2N-1PG定位模块发出的正向或反向位置脉冲信号；FX2N-1 PG和FX2N-32MT通过数据线连接，进行数据通信。位置和速度数据由触摸屏F930GOT通过RS422输入。 

伺服电机末端的光电编码器将丝杠的角位移和电机转速以脉冲的形式反馈至MR-J2S的CN2口，在MR-J2S中完成位置控制和速度控制。整个位置控制系统实际上是位置半闭环的伺服系统。

 
图1 控制系统组成

2、系统接口 

图2是位置控制系统的接口示意图。

 
图2 系统接口

端口定义如下： 

x0——正限位，接近开关SQO.0输入； 
x1——负限位，接近开关SQ1.0输入； 
x2——伺服准备好输入信号，来自MR-J2S伺服驱动SV RDY输出； 
x3——伺服报警输入，来自MR-J2S伺服报警ALM输出； 
x4——紧停开关输入； 
X5——伺服结束信号输入，来自MR-J2S伺服驱动INP输出； 
Y0——紧停输出； 
Yl——伺服ON； 
Y2——复位输出； 
Y3——伺服正限位输出； 
Y4——伺服负限位输出； 
Y5——伺服停止输出。 

回参考点接近开关SQ2.0与定位模块FX2N-1PG的DOG相接，FX2N．1PG的正向FP和反向RP脉冲输出口分别与MR J2S的PP和NP口相接，其余连线按标准连接。 

3、程序编制 

位置控制PLC程序由FX-PCS／WIN-C编程软件实现。程序由定位模块初始设定、参数计算、位置编辑及执行、伺服状态指示和报警等部分组成。 

3.1 定位模块初始化设定 

在全行程位移x上，定位模块初始化设定完成手动速度*高值设定、回参考点速度和接近速度设定、加减速时间设定、标志和状态显示设定等。其中，回参考点如图3所示。

 
图3 回参考点示意图

回参考点功能启动后，滑块先以v1速度快速向参考点方向运动，碰到减速开关SQ2.0产生DOG信号，伺服电机转速迅速降低，滑块以v2接近速度慢速移动。当增量式光电编码器产生一转脉冲(零标志)时，电机停止，滑块所停位置即为参考点位置。回参考点PLC梯形图如图4所示。

 
图4 回参考点PLC梯形图

3.2 定位位置和速度设定 

在这一部分中，主要完成定位位置和速度设定，并在每一定位点执行任务。图5为定位控制和任务执行示意图。

 
图5 定位控制和任务执行

滑块先以速度v1移至位置1，在位置1执行任务A，完成后，再以速度 ：移至位置2，执行任务B。依次类推，直到整个工序完成。相应的PLC梯形图如图6所示。

 
图6 定位位置和速度设定的PLC梯形图

4、结语 

利用PLC定位模块可充分体现控制系统灵活、可靠性高的特点，与数字式交流伺服系统可组成高精度的位置控制系统。在给出的PLC程序基础上，根据不同的工艺要求，充分利用PLC的I／O，将每一定位点上所要完成的任务嵌套在定位程序中，充分发挥PLC顺序控制的功能。本位置控制装置在上海电机学院投入实验、实训已近3年，运行可靠，定位正确，扩展灵活，设备调试现场感强。另外，本装置若采用二轴定位模块，可实现平面定位的功能，以满足平面定位的控制要求。 

本文**地分析数控齿条机动态剪切工作模式，论述了影响动态剪切精度的各种因素及其调整优化方法。对编码器脉冲信号的防干扰措施，PLC计数器的使用，伺服电机加减速时间与动态剪切行程差的关系，伺服电机延迟启动的原因都做了详细的研究。对同类机械的控制系统设计和调试有借鉴意义。 
关键词：动态剪切 编码器 计数 信号抗干扰 伺服电机 延迟启动 

1.工作机械的运行方式及控制系统构成 

①放卷工步由变频器驱动实施钢带放卷。 
②成型工步完成冲齿和成型。 
③移动剪切平台（以下简称移动平台）完成对齿条的剪切。 

本文讨论的是“移动剪切平台对齿条的动态剪切过程及其各影响因素”。

1.1移动剪切平台对齿条的动态剪切过程 

⑴齿条的运动 

齿条的运动速度由成型工步的速度决定。成型工步由变频器驱动。其速度是一确定值。 

⑵移动平台由数控系统的伺服电机驱动。移动平台上装有编码器和冲切模。由编码器对齿条的长度进行数齿计数。由冲切模实施动态冲切。 

⑶动态冲切 

①在正常工作时，齿条由成型工步驱动以规定的速度运行。齿条进入移动平台后，安装在移动平台上的编码器对齿条的齿数进行计数，当计数信号到达“启动计数值”时，数控系统发出伺服电机正向启动信号。 

②移动平台正向移动跟随齿条运动速度，当计数信号到达“齿长计数值”时，此时移动平台速度已经与齿条运动速度相等，系统发出冲切信号切断齿条。 

③移动平台正向停止，反向运动回到起点。等待下一次冲切循环。 

1.2移动平台控制系统的构成 

（1）控制系统主控单元三菱FX1S-20MR。FX1S-20MR负责接收编码器计数信号，发出移动平台启动信号，冲切信号，正向停止信号、反向启动信号。 

⑵移动平台的伺服电机是数控系统中的一个伺服轴。其正向启动/停止，反向启动/停止信号由主控单元三菱FX1S-20MR发送至数控系统。 

⑶编码器为国产编码器，每转32脉冲。对应于齿条是每齿1个脉冲。脉冲信号接入FX1S-20MR。 

2.移动平台的动态冲切模式分析 

在编制完成移动平台的PLC程序和设置伺服电机的相关运行参数后，对齿条进行了试切。以5条为一组试验了各运行参数。其结果是移动平台运行节拍符合生产要求，但齿条长度长短不一。试验了各种参数仍然没有得到满意结果。为此必须对移动平台的冲切方式及影响冲切精度的各因素进行仔细的分析，找出影响冲切精度的主要原因。 

2.1移动平台的动态冲切模式分析 

移动平台的动态冲切过程如图2所示： 

（1）A-B阶段： 

齿条进入移动平台后，安装在移动平台上的编码器对齿条的齿数进行计数，当计数信号到达“启动计数值”时，数控系统发出伺服电机正向启动信号。 

移动平台启动加速运行，当“齿条行程”与“移动平台行程”之差=跟随行程，即图2的B点，系统发出计数完成信号（已经达到标准剪切长度）。 

（2）B-G阶段： 

移动平台继续加速运行，齿条也继续运行，这一阶段移动平台速度尚未到达齿条运动速度，两者之间有相对移动。这一阶段产生的相对移动即“剪切长度误差” 

（3）B-C阶段： 

速度跟随阶段。目的是让移动平台速度达到齿条速度，使两者速度完全相等。 

（4）C-D阶段。在C点发出冲切启动信号。由于电气机械的延迟约200ms，实际在D点位置切断齿条。 

（5）D-E阶段。 

在E点位置编码器计数清零。由于冲切的震动会引起编码器误动作发出脉冲。为消除该影响，因此延迟到E点才发出清零脉冲。所以从B点---E点这一区间齿条与移动平台的相对运动（尽管很小）没有受到编码器的计数监视。（实际试验中，在B点就发出清零信号剪切长度*整齐就是因为齿条运动全程受到监视。） 

不管震动脉冲是正，负都在E点被清掉。 

但在E—F阶段还出现震动脉冲，就可能出现两种情况： 

①正脉冲-------出现短齿。 
②负脉冲------出现长齿。 

（6）E-F阶段。计数器清零---移动平台正向停止阶段。这一阶段要保证清零完成再正向停止。在该阶段出现过清零时间延迟到正向停止点出现正常计数脉冲被清零从而出现“长齿”的现象。