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建立**位置检测系统的方法

1PG 没有专门建立**位置检测系统的功能，但客户要求在这套控制系统上采用**位置检测系统。经过分析，要建立**位置检测系统，必须采用以下两种方法:

  1) 通过主 PLC 的**值读取指令。这种方法要做硬件电缆连接，比较复杂。

  2) 采用数控系统的简易**位置检测系统建立方法。即在运动过程中一直读取系统当前值，并将当前值送到断电保持寄存器中，在系统关机时，能记住当前数据。在重新上电后将保存的数据送回 1PG。

  按照此思路，编制程序如图 28-2 所示。但断电又重新上电后，读出的数据为零。当前值数据丢失了，错误在什么地方呢?这种方法有问题吗?经过仔细分析，在如图28-2所示程序的第 233 步，如果一上电就读取数据，当前值还为零，读出的数据为0。

  图28-2 保存当前值的 PLC 程序

  结果 D300 =0。到第 243 步又将 D300(D300=0)写入当前值寄存器，所以当前值=0。

  解决这一问题的方法:上电后延迟一段时间再读取当前值数据。改进后的程序如图28-3所示。在图 28-3 中的第 213 步，在上电脉冲 M8002 之后，经过 50ms 才发出 SET M1O 指令。用 M10 控制第 202 步的读取当前值指令。这样就可以读到在断电时所保存的数据了。

  图28-3 建立简易**值检测系统的方法

  这种简易**值位置检测系统的建立方法是*简便的方法，推而广之，可以在其他控制系统中使用。只是在*初时还需要一个输入信号作为 DOG 信号建立原点。在对原点位置没有严格要求时，可定义操作面板上任意一个信号作为 DOG 信号，这是建立原点的一个简化方法。

  使用这种方法应特别注意:如果在断电以后，机械发生了移动，控制系统则无法检测到断电期间机械移动的情况，这种情况下必须在上电后重新执行回原点操作。在建立了正确的坐标系以后，再进行自动运行。

PLC定位过程

定位过程分为在运行过程中的定位、从停止状态启动的定位和连续多点定位。

  1. 在运行过程中的定位

  在图 27-18 中:

  1) 发出定位启动信号(X22=ON)，电动机减速至定位速度(Pr.351设定值)。 X22=ON 后，变频器内部开始检测 X22=ON后编码器发出的第1个Z相信号，以该点作为定位运行的原点。定位运行的当前值以此原点为基准。

  2) 用参数Pr.353 设定爬行速度切换点。当前值等于参数Pr353 设定值时，从定位度切换到爬行速度。

  3) 在当前值等于参数Pr.354设定值(位置控制切换点)时，变频器切换到位置控制模式，电动机继续减速。

  4) 在当前值等于参数 Pr.355设定值(直流制动启动点)时，变频器进人直流制动状态，电动机制动停止。

  5) 在当前值与 Pr.356 定位距离之差(**值)小于定位精度时，即为定位完成。位度 Δ0 及其计算公式如图 27-20 所示，定位完成后，变频器输出定位完成信号(ORA)。

  2. 从停止状态启动的定位

  1) 发出定位启动信号(X22=ON)，电动机加速到定位速度(Pr.351设定值)。

  2) 其余与上部分2)~5)步相同。

  注意:如果设定的定位距离小于直流制动启动点则直接进入直流制动，使电动机停止。

  3. 连续多点定位

  执行连续多点定位必须配置 A7AX卡，通过外部信号不断改变定位位置，从而实现连续多点定位。

  4. 关于定位原点的确定方法

  1) 设置直流制动启动点Pr.355=0;

  2) 设置定位距离 Pr.356=0;

  3) 设置Pr369为编码器的分辨率;

  4) 定位启动 X22=ON;

  5) 电动机停止的位置即为原点。

  图27-20 定位精度及其计算公式

  5. 关于编码器脉冲的4倍频

  (1) 关于4倍频

  参数Pr.369 为编码器的分辨率，根据编码器铭牌值设定。如铭牌值为1024pl/r，则设置值为1024。在变频器内部自动将设置值扩大4倍，按照4倍频即4096pls/r进行定位计算即定位精度为360/4096=0.087/pls。

  (2) 定位位置

  关于P.356，根据编码器分辨率和 P.359进行停止位置确定。当编码器分辨率为1024pls/r时，Pr369 设定为1024。按照4倍频即 4096pls/r进行计算定位，如图27-21所示。

  图27-21 定位位置与4倍频脉冲的关系

  小结

  使用变频器做定位运行，使变频器具备伺服系统的功能，大大降低了控制系统的成本，特别是在电动机功率较大的工作机械中，成本降低的效果尤其明显，在精度要求不太高的场合是完全可以使用的。

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PLC定位不准的问题及解决方法

定位不准的问题及解决方法

  本专机的工作要求是做速度/位置切换控制运行，即先以某一速度运行，在接收到工艺完成信号后再进行定位。

  1.定位不准的现象

  现场运行时发现经过多次运行后，出现定位运行有时准、有时不准的现象。技术人员感到迷惑，同一套控制系统同一套程序，为什么会出现定位运行有时准、有时不准?

  工作机械的动作要求如下，在图 28-4 中，以A点为原点，顺时针为正向，工件从A开始运行，经过N转后，在C点接收到工艺完成信号，要求从C点开始定位运行到A点

  作者在现场仔细观察了工作过程，发现*后的定位运行有时正转，有时反转。以图28-4为例，当圆筒到达C点时，要求圆筒定位运行到A点。圆筒可能按顺时针回到A点，也可能按逆时针回到A点。如果圆筒在速度运行阶段按顺时针运行，在接收到工艺成信号后逆时针运行，就会出现反向间隙误差。

  因此判断是反向间隙在起作用。反向间隙示意图如 28-5 所示。

图28-4工作机械的定位运行

图28-5反向间隙示意图

  由于1PG1 没有反向间隙补偿功能，因此在反向运行后，必定会出现反向间隙误差。

  2. 解决问题的方法

  解决方法:强制定位运行与旋转方向一致。原 PLC 程序为以当前值除以一圈行程，取其余数，以余数作为定位值反向运行定位。即以A点为原点，顺时针为正向，当工件从点开始运行，经过N转后，在C点接收到工艺完成信号，然后经过C→B→A定位到A点。

  改进后的 PLC 程序如图 28-6 所示。

  求出工件C点在一圈中的当前值(以当前值除以一圈行程，取其余数，图 28-6 中的D502 为余数)。

  计算C和A 之间的距离(一圈行程减余数，D550为C到A之间的距离)，求出定位点 A点的**数值(C点**当前值 C和A之间的距离，D580 为A点**位置)，以此数值作为工艺完成定位指令的数值。

  PLC 程序如下:

图28-6单向定位PLC 程序

  第516 步就是计算A点**位置的过程。计算A点**位置的目的就是要在下一步的定位运行中给出一目标值，保证下一步是继续向前正转运行面不会反转运行。这样就避免了反向间隙的影响。经过这样的 PLC 程序处理之后，整机才能够准确定位。

  由于1PG 没有反向间隙补偿功能，所以在选型时必须注意，对要求**定位，有换向运动的机床是不适合的。但是，要求一般的定位精度，并且动作简单或动作固定的机床还是适用的。

  对于动作简单的机床可以将动作规定为一个方向运动，而且应该与*初的回原点方向一致。对于要求换向动作复杂的机床，如果其运动程序固定，则可以在运动程序中编制一个换向子程序，每次运动换向前就调用一次换向子程序。这就相当于执行了一次反向间隙补偿，只是要求每套机械对应于一套程序，否则编程的工作量就太大了。

  1PG 是一个功能足够丰富的位置控制单元，适合于控制动作固定的工作机械。实际中一台主PLC 可以带8台1PG，所以可低成本构成一套多轴控制系统。

  经过处理，1PG系统也可以构成**位置检测系统。

  但IPG毕竟是简易低成本位置控制系统，没有反向间隙补偿功能，没有手轮功能，选型时必须注意。

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PLC的组成与工作原理

PLC用户程序的执行过程

  PLC的用户程序执行过程很复杂，下面以PLC正转控制线路为例进行说明。图11-6是PLC正转控制线路，为了便于说明，图中画出了PLC内部等效图。

  图11-6中PLC内部等效图中的X0、X1、X2称为输入继电器它由线圈和触头两部分组成，由于线圈与触头都是等效而来，故又称为软线圈和软触头;Y0称为输出继电器，它也包括线圈和触头。PLC内部中间部分为用户程序(梯形图程序)，程序形式与继电器控制电路相似，两端相当于电源线，中间为触头和线圈。

  用户程序执行过程说明如下:

  当按下起动按钮SB1时，输入继电器X0线圈得电，使得用户程序中的X0常开触头闭合，输出继电器Y0线圈得电。它一方面使用户程序中的Y0常开触头闭合，对Y0线圈供电锁定外;另一方面使输出端的Y0常开触头闭合，接触器KM线圈得电，主电路中的KM主触头闭合，电动机得电运转。

  当按下停止按钮SB2时，输人继电器X1线圈得电，它使用户程序中的X1常闭触头断开，输出继电器Y0线圈失电，用户程序中的Y0常开触头断开，解除自锁。另外，输出端的Y0常开触头断开，接触器KM线圈失电，KM主触头断开，电动机失电停转。

  若电动机在运行过程中电流过大，热继电器FR动作，FR触头闭合，输入继电器X2线圈得电，它使用户程序中的X2常闭触头断开，输出继电器Y0线圈失电，输出端的Y0常开触头断开，接触器KM线圈失电，KM主触头闭合，电动机失电停转，从而避免电动机长时间过流运行。

PLC的组成

  PLC种类很多，但结构大同小异，典型的PLC控制系统组成方框图如图11-4所示。在组建PLC控制系统时，需要给PLC的输人端子接有关的输入设备(如按钮、触头和行程开关等)，给输出端子接有关的输出设备(如指示灯、电磁线圈和电磁阀等)。另外，还需要将编好的程序通过通信接口输人PLC内部存储器，如果希望增强PLC的功能，可以将扩展单元通过扩展接口与PLC连接。

  PLC是一种由程序控制运行的设备，其工作方式与微型计算机不同，微型计算机运行到结束指令END时，程序运行结束;PLC运行程序时，会按顺序逐条执行存储器中的程序指令，当执行完*后的指令后，并不会马上停止，而是又重新开始再次执行存储器中的程序，如此周而复始，PLC的这种工作方式称为循环扫描方式。

  PLC的工作过程如图11-5所示。PLC通电后，首先进行系统初始化，将内部电路恢复到起始状态，然后进行自我诊断，检测内部电路是否正常，以确保系统能正常运行，诊断结束后对通信接口进行扫描，若接有外设则与其通信。通信接口无外设或通信完成后，系统开始进行输入采样，检测输人设备(如开关、按钮等)的状态，然后根据输人采样结果依次执行用户程序，程序运行结束后对输出进行刷新，即输出程序运行时产生的控制信号。上机户出己石编过6同欢士过元口，水元人贮中，重新开始自我诊断，并不断重新上述过程。

  PLC有两个工作状态:RUN(运行)状态和STOP(停止)状态。当PLC工作于RUN状态时，系统会完整执行图11-5所示过程;当 PLC工作在STOP状态时，系统不执行用户程序。PLC正常工作时应处于RUN状态，而在编制和修改程序时，应让PLC处于STOP状态。PLC的两种工作状态可通过开关进行切换。

  PLC工作在RUN 状态时，完整执行图11-5过程所需的时间称为扫描周期，一般为1~100ms。扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。

  图 11-5 PLC的工作过程

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