引言

　　當(dāng)今世界，微型電機的需求量大增，從而引來了國內(nèi)外商家的大量投資，隨之帶動了電機設(shè)備銷售及制造業(yè)的興起，轉(zhuǎn)子換向器精車機就是加工微型電機轉(zhuǎn)子的專用設(shè)備。然而早期的轉(zhuǎn)子換向器精車機由傳統(tǒng)的繼電器電路和幾個簡單的氣缸和油缸控制，車削的產(chǎn)品質(zhì)量往往一致性差，次品率高，且車刀進(jìn)給尺寸很難控制等。PLC控制絕對位置伺服系統(tǒng)在轉(zhuǎn)子換向器精車機中的應(yīng)用就由此產(chǎn)生了。

1 控制元件介紹

　　1.1 三菱FX3G－40MT PLC

　　本文選擇的PLC 類型為FX3G 系列, 是三菱電機公司新近推出的新型第三代PLC，基本單元自帶兩路高速通訊接口（RS422&USB）內(nèi)置高達(dá)32K 大容量存儲器，標(biāo)準(zhǔn)模式時基本指令處理速度可達(dá)0.21μs，控制規(guī)模:14~256 點（包括CC-LINK 網(wǎng)I/O），基本單元左側(cè)最多可連接4 臺FX3U 特殊適配器，可實現(xiàn)浮點數(shù)運算，可設(shè)置兩級密碼，每級16 字符，增強密碼保護功能的小型PLC。特別是所具有的3 軸定位脈沖輸出功能和絕對位置伺服電機數(shù)據(jù)讀入功能，使得在不增加其它運動控制模塊的情況下可以直接對伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。而且由于需要輸出脈沖驅(qū)動，PLC 應(yīng)采用晶體管輸出型。

　　1.2 三菱MR-J3－40A 伺服系統(tǒng)

　　三菱絕對值位置控制系統(tǒng)對于企業(yè)中經(jīng)常使用的點位控制系統(tǒng)來說，是一種非常方便實用的位置控制方式。一旦原點設(shè)置后，完畢每次停電后開機時，這種系統(tǒng)不需要回原點，大大方便了操作。三菱通用交流伺服放大器MR-J3 系列是在MR-J2S 系列的

　　基礎(chǔ)上開發(fā)的具有更高性能和更高功能的伺服系統(tǒng)，其控制模式有位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制以及它們之間的切換控制方式可供選擇。MR-J3 系列配套的高性能伺服電機編碼器采用了分辨率為262144 脈沖/轉(zhuǎn)的絕對位置編碼器，速度環(huán)路頻率響應(yīng)提高到900HZ，具有高速大轉(zhuǎn)矩特性，所以比MR-J2S 系列具有進(jìn)行更高精度控制的能力。

2 轉(zhuǎn)子換向器精車機介紹及機器工作過程

　　轉(zhuǎn)子換向器精車機是用來車削電機轉(zhuǎn)子換向器表面的專用設(shè)備，其車削的目的主要為保證轉(zhuǎn)子換向器表面的位置尺寸、圓度、和粗糙度。

　　1）打開電源，各控制元件復(fù)位后，J3 絕對位置伺服電機進(jìn)行編碼器絕對位置數(shù)據(jù)讀取，完成后按下控制裝置啟動按鈕，皮帶臂上下氣缸下降，到達(dá)限定位置后SQ2 接通，皮帶帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

　　2）J3 絕對位置伺服電機旋轉(zhuǎn)帶動刀具前進(jìn)，到位后切削氣缸由右向左對轉(zhuǎn)子換向器進(jìn)行軸行切削，到達(dá)限定位置后SQ4接通。

　　3）J3 絕對位置伺服電機旋轉(zhuǎn)帶動刀具后退，到位后皮帶停止旋轉(zhuǎn)，切削氣缸退回到限定位置后SQ3 接通。

　　4）絕對位置編碼器數(shù)據(jù)讀取，皮帶譬上下氣缸上升到限定位置后SQ1 接通。整機動作完成，進(jìn)入下一個循環(huán)。

3 PLC 的I/O 使用情況和絕對位置伺服系統(tǒng)控制方法

　　1）PLC 的輸入控制：輸入控制采用漏型控制，X0-X4 自定義為絕對位置伺服系統(tǒng)輸出信號。X5-X12 自定義為普通IN 控制點,連接無電源觸點，或內(nèi)置式串聯(lián)二極管的磁性開關(guān)等。在使用串聯(lián)二極管的磁性開關(guān)時不能串聯(lián)2個以上開關(guān)。

　　2）PLC 的輸出控制：輸出控制也采用漏型控制，Y0-Y7 自定義為絕對位置伺服系統(tǒng)輸入信號。Y10-Y13 自定義為普通輸出點，用于控制中間繼電器、電磁閥等。負(fù)載電流大于0.5A 時需要使用中間繼電器或PLC 輸出放大板等方式進(jìn)行中轉(zhuǎn)。在使用感性或電阻負(fù)載時需要在每個觸點增加相應(yīng)大小的熔斷器（保護輸出晶體管免受過載、短路等損壞）。

　　3）絕對位置伺服系統(tǒng)的控制：精車機在工作中對進(jìn)刀位置控制要求非常高，所以本機控制方式采用位置控制。脈沖輸入方式使用集電極開路方式。指令脈沖串控制方式為：負(fù)邏輯脈沖串+符號。連接伺服電機的絲桿導(dǎo)程為5mm,伺服電機旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需的指令輸入脈沖數(shù)為5000/ 轉(zhuǎn), 即實際刀具前進(jìn)分辯率為0.001mm/脈沖，不使用正反轉(zhuǎn)行程限制。

4 主要程序介紹

　　1）絕對位置數(shù)據(jù)讀取程序介紹：

　　M100 為數(shù)據(jù)讀取DABS 指令的驅(qū)動軟元件，在M100 為初始常閉狀態(tài)時驅(qū)動DABS 指令，伺服ON（Y4）和ABS 傳送模式輸出（Y5），通過接收傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢信號（X2）和發(fā)送ABS 請求信號，可一邊確認(rèn)相互的收發(fā)信，一邊進(jìn)行32+6 位的數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)是通過bit0(x0)和bit1(x1)的2位的回路進(jìn)行的。ABS 數(shù)據(jù)讀出結(jié)束時，執(zhí)行結(jié)束標(biāo)志位M8029 接通，讀取完成標(biāo)志M1 接通。讀取的數(shù)據(jù)保存到D8340(低位)D8341(高位)寄存器內(nèi)。指令驅(qū)動后5 秒內(nèi)未接收到數(shù)據(jù)讀取完成標(biāo)志（M1）接通，則讀取超時軟元件（T10）接通，精車機報警。

　　2）位置控制程序介紹：

　　M120 為絕對位置控制DDRVA 指令的驅(qū)動軟元件，在M120接通后驅(qū)動DDRVA 指令，脈沖口（Y0）發(fā)送相應(yīng)脈沖數(shù)，發(fā)送的脈沖數(shù)值為（D8340-D200），D202 為脈沖發(fā)送的頻率，單位為Hz,方向信號(Y3),會根據(jù)（D8340-D200）值自動切換狀態(tài)。當(dāng)脈沖發(fā)送完成后，執(zhí)行結(jié)束標(biāo)志位M8029 接通，定位完成標(biāo)志M2 接通，驅(qū)動軟元件M120 復(fù)位，精車機的刀具定位完成。

5 結(jié)束語

　　SR-1101 型自動轉(zhuǎn)子換向器精車機采用本系統(tǒng)后，換向器車削的圓度和粗糙度有了質(zhì)的提高，初次對刀時間也大大縮短，產(chǎn)品的一致辭性也非常好。有望在今后的相應(yīng)設(shè)備中得到廣范應(yīng)用。由于篇幅原因，本文只對這個系統(tǒng)作了簡要的介紹，詳細(xì)控制過程請參考三菱電機的相應(yīng)手冊。