利用光電編碼器和PLC高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行定位控制

.利用光電編碼器和PLC高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行定位控制在往返式傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，很多時(shí)候都會(huì)涉及到多點(diǎn)定位問(wèn)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，常常會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)定點(diǎn)誤差。本系統(tǒng)以龍門刨床的機(jī)械傳動(dòng)為例，采用plc作為控制器，通過(guò)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，從而實(shí)現(xiàn)精確定位。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)，中速行駛到1000mm，開始高速行駛，高速行駛到3000mm，開始低速爬行，低速爬行到終點(diǎn)（3200mm）停車。停頓2s。反向高速行駛，高速行駛到距原點(diǎn)200mm處開始低速爬行。到達(dá)原點(diǎn)停車，停頓2s后重新開始往返。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(lái)的定點(diǎn)誤差，做到原點(diǎn)和終點(diǎn)的精確定位停車。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、k2控制，速度的切換由繼電器k3、k4完成。變頻器故障報(bào)警輸出觸點(diǎn)（30a、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。變頻器具有多段速度設(shè)定功能，當(dāng)k3、k4兩個(gè)繼電器觸點(diǎn)都斷開時(shí)，高速行駛（第一速度）；k3閉合，k4斷開時(shí)，中速行駛（第二速度）；k3斷開，k4閉合時(shí)，低速行駛（第三速度）；k3、k4都閉合時(shí)，手動(dòng)調(diào)節(jié)行駛（第四速度）。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)。手動(dòng)時(shí)，能夠通過(guò)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。采用“一鍵開關(guān)機(jī)”方式實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)/停止控制，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)，確定傳動(dòng)系統(tǒng)在原點(diǎn)位置，自動(dòng)停止時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)必須返回原點(diǎn)。行程開關(guān)sq1、sq2用于傳動(dòng)系統(tǒng)的兩端限位，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，本系統(tǒng)采用plc作為控制器，通過(guò)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。根據(jù)龍門刨床的機(jī)械傳動(dòng)控制要求，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)，光電編碼器a相輸入一個(gè)，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。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）、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，以下將以中斷處理程序int_0程序?yàn)槔?，說(shuō)明變頻器對(duì)速度的控制和調(diào)節(jié)。其梯形圖如下。4 梯形圖設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題4.1通過(guò)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)，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。定位控制需要測(cè)量定位點(diǎn)與原點(diǎn)的距離，然后將單位距離（mm）轉(zhuǎn)換成脈沖量，通過(guò)光電編碼器和plc高速計(jì)數(shù)器記錄脈沖量的變化。本系統(tǒng)中，光電編碼器的機(jī)械軸和電動(dòng)機(jī)同軸。傳動(dòng)比=10，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)。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（101003.14）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，而不能采用一般的比較指令。因?yàn)橐话愕谋容^指令無(wú)法捕捉高速變化的事件。所以，必須通過(guò)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。在中斷處理程序int_0中，到達(dá)預(yù)置值時(shí)，重新裝載下一次的預(yù)置值，并執(zhí)行工藝要求的繼電器輸出，處理變頻器的運(yùn)行速度。在自動(dòng)子程序sbr_1中，將高速計(jì)數(shù)器hc0設(shè)置為單相計(jì)數(shù)輸入，沒(méi)有外部控制功能。在原點(diǎn)和終點(diǎn)通過(guò)更改計(jì)數(shù)方向，便于中斷處理程序int_0判斷變頻器的運(yùn)行方向。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(lái)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，根據(jù)判斷來(lái)決定執(zhí)行那一段指令。但是，判斷不能使用等于比較指令，應(yīng)該使用大于或小于指令判斷。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、子程序，執(zhí)行中斷處理程序int_0中的指令。但是，在中斷處理程序int_0中，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，如果采用等于比較指令，plc在執(zhí)行中斷處理程序時(shí)，可能會(huì)錯(cuò)過(guò)等于值，使plc在中斷處理程序中無(wú)法判斷設(shè)備運(yùn)行到哪個(gè)階段。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，寫入預(yù)置值必須執(zhí)行hsc指令。執(zhí)行hsc寫入指令，不單單是寫入預(yù)置值，如果在控制字節(jié)中不加以限制，初始值寄存器smd38中的值同樣寫入。而smd38=0，這樣，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，在裝載預(yù)置值時(shí)，禁止寫入初始值。但是，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，使初始值置0，避免機(jī)械原因帶來(lái)的誤差。因此，控制字節(jié)必須多次修改。遵循的原則是：允許寫入初始值、執(zhí)行hsc指令后，必須馬上修改控制字節(jié)，禁止初始值寫入，并再次執(zhí)行hsc指令，中間不能有其它指令存在。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。定位精度既決定于高速計(jì)數(shù)器的測(cè)量，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，在一個(gè)掃描周期的程序執(zhí)行階段，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，只有在程序執(zhí)行完畢后，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。為了增加定位精度，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，在改變輸出映像存儲(chǔ)器的同時(shí)，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(guò)采用for-next指令和子程序指令實(shí)現(xiàn)。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。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，便于程序的理解，增加程序的可讀性。for-next循環(huán)指令的作用是使輸出線圈能夠重復(fù)使用，簡(jiǎn)化程序。當(dāng)變頻器正向運(yùn)行（由sm36.5判斷，增計(jì)數(shù)為正向運(yùn)行，sm36.5=1），高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于19108（1000mm）時(shí)，繼電器k3（q0.2）、k4（q0.3）斷開，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）。當(dāng)變頻器正向運(yùn)行，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、k4（q0.3）接通，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）。當(dāng)變頻器正向運(yùn)行，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)，繼電器k1（q0.0）、k2（q0.1）、k3（q0.2）、k4（q0.3）全部復(fù)位斷開，變頻器立即停止運(yùn)行。同時(shí)，發(fā)出終點(diǎn)到達(dá)信號(hào)m0.1，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。當(dāng)變頻器反向運(yùn)行（由sm36.5判斷，減計(jì)數(shù)為反向運(yùn)行，sm36.5=0），高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于3822（200mm）時(shí)，繼電器k3（q0.2）斷開、k4（q0.3）接通，變頻器速度設(shè)定為低速反向爬行行駛（第三速度）。同時(shí)將高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值更改為0。當(dāng)變頻器反向運(yùn)行（由sm36.5判斷，減計(jì)數(shù)為反向運(yùn)行，sm36.5=0），高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于0時(shí)，表明變頻器返回到達(dá)原點(diǎn)。繼電器k1（q0.0）、k2（q0.1）、k3（q0.2）、k4（q0.3）全部復(fù)位斷開，變頻器立即停止運(yùn)行。同時(shí)，發(fā)出原點(diǎn)到達(dá)信號(hào)m0.0，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。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(wèn)題，本系統(tǒng)采用plc作為控制器，通過(guò)變頻調(diào)速，利用光電編碼器和plc高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行定位控制，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(lái)的定點(diǎn)誤差，從而實(shí)現(xiàn)了精確定位。 PLC為什么要設(shè)有高速計(jì)數(shù)器功能呢?這要從PLC的掃描周期來(lái)理解。PLC內(nèi)部的普通計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式是PLC在進(jìn)行輸入掃描而得到的信號(hào)變化時(shí)計(jì)一次數(shù)。但是PLC在程序執(zhí)行過(guò)程中，是不進(jìn)行輸入掃描的。也就是說(shuō)，PLC掃描一次輸入信號(hào)的狀態(tài)后（專業(yè)語(yǔ)言應(yīng)該是：輸入刷新）進(jìn)入程序執(zhí)行過(guò)程，程序執(zhí)行過(guò)程中輸入再有變化，PLC就不會(huì)知道了，程序也不會(huì)做出影響。這種狀態(tài)，我們用普通計(jì)數(shù)器對(duì)高速輸入脈沖就無(wú)能為力了。如你回家后關(guān)上門對(duì)家人講，你在外面看到有一個(gè)人醉漢倒在大街上（關(guān)門前看到的就是輸入掃描）。你想打電話告訴醫(yī)院來(lái)救他（由于有醉漢在的條件，讓你有一個(gè)打電話的輸出動(dòng)作），而家人說(shuō)，你還是再看看醉漢現(xiàn)在的狀態(tài)再說(shuō)吧。于是你放下電話（沒(méi)有輸出）開門出去再看一次（由于家人這個(gè)中間繼電器的參預(yù)，你把程序直接跳轉(zhuǎn)到結(jié)束，再一次輸入掃描），回到家后又關(guān)門告訴家人醉漢現(xiàn)在的狀況。家人還要堅(jiān)持讓你再出門看一次，你不耐煩了，說(shuō)“我現(xiàn)在就認(rèn)為他還躺在那，等我打完電話再出去看吧”（屏蔽中間繼電器的參預(yù)，繼續(xù)執(zhí)行程序），電話打完了（程序執(zhí)行結(jié)束），你又一次打開門出去看，醉漢已經(jīng)走了。沒(méi)辦法，你還得回來(lái)打電話告訴醫(yī)院不用來(lái)了（又一次程序執(zhí)行結(jié)束）。然后你又出門了，看到醉漢又躺在了老地方，氣死你了。于是你就想在門外安裝一個(gè)視頻頭接到層里的一個(gè)顯示器上隨時(shí)觀察醉漢的狀態(tài)。來(lái)控制你是否打電話。（我說(shuō)話羅嗦吧，誰(shuí)讓我先聲明是家常聊天方式呢。）高速計(jì)數(shù)器屬于硬件計(jì)數(shù)器,其計(jì)數(shù)方式與程序的掃描是沒(méi)有關(guān)系的.實(shí)時(shí)接受外部脈沖信號(hào)的變化而計(jì)數(shù)(當(dāng)然它的響應(yīng)也是有一定限制,FX的是 50kHZ).FX系列PLC內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器按其編號(hào)分別分配給X0-X7,X0-X7不可重復(fù)使用.下面以分配給輸入X0的高速計(jì)數(shù)器為例寫一個(gè)簡(jiǎn)單的程序.分配給X0的高速計(jì)數(shù)器有:C235,C241,C244,C246,C247,C249,C251,C252,C254(每個(gè)高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方式各不相同,這里暫不敘述.看附表自己理解.)如果我們使用C235計(jì)數(shù)器,其他的計(jì)數(shù)器就不可以再使用了.LD M0 OUT C235 K10000LD C235OUT Y0LD M1RST C235END當(dāng)M0處于斷開狀態(tài)時(shí),C235不得電所以不能開始計(jì)數(shù),當(dāng)M0閉合時(shí)高速C235計(jì)數(shù)器一直是處于得電等待計(jì)數(shù)狀態(tài).前面說(shuō)了,C235是分配給X0的高速計(jì)數(shù)器.那么它就是接收X0的輸入脈沖信號(hào),每當(dāng)X0有一個(gè)上升沿到來(lái)時(shí),C235就計(jì)數(shù)一次.當(dāng)計(jì)數(shù)到10000時(shí),C235的常開觸點(diǎn)閉合使Y0 得電.當(dāng)M1閉合時(shí)C235復(fù)位,其常開觸點(diǎn)斷開.要注意的是：1、只有C235的當(dāng)前值由9999變化到10000計(jì)數(shù)器輸出點(diǎn)才動(dòng)作。人為改變C235的值等于10000，其觸點(diǎn)是不動(dòng)作的。2、高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)不受掃描周期的影響，但他的觸點(diǎn)的閉合狀態(tài)還得程序掃描到LD C235時(shí)Y0才動(dòng)作。如果想讓高速計(jì)數(shù)器到達(dá)計(jì)數(shù)值立即進(jìn)行輸出處理，得用HSCS指令。高速計(jì)數(shù)與普通計(jì)數(shù)相比要注意的幾點(diǎn)：一是高速計(jì)數(shù)輸入是指定的；不是所有輸入點(diǎn)都可以；二是輸入頻率比較低的還是不要用高速計(jì)數(shù)；三高速計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)一般都是32位的；四是對(duì)應(yīng)的所有高速計(jì)數(shù)頻率相加不能大于PLC所允許的最大值；也就是32位停電保持增型、減型計(jì)數(shù)器，只對(duì)特定輸入端子的信號(hào)計(jì)數(shù)。分單向單計(jì)數(shù) 單向雙計(jì)數(shù) 雙向雙計(jì)數(shù) 三種PLC 高速計(jì)數(shù)器 編碼器 開門機(jī) 設(shè)計(jì)改造一、引言自動(dòng)開門機(jī)是車庫(kù)和倉(cāng)庫(kù)常用的設(shè)備。其控制核心是單軸定位控制。我公司有一臺(tái)美國(guó)馬斯特自動(dòng)開門機(jī)，其驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)是由單片機(jī)控制的。因電腦板子的電源部分和幾塊集成塊都被燒掉，又找不到同型號(hào)或能代換的集成塊，板子無(wú)法修復(fù)。此控制系統(tǒng)是早期產(chǎn)品，廠家也沒(méi)有此系統(tǒng)的配件，只能采取改造這一途徑。于是我想利用三菱PLC的高速計(jì)數(shù)器功能結(jié)合編碼器和三菱PLC的CALL, HSCS應(yīng)用指令對(duì)自動(dòng)開門機(jī)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和改造。二、改造的可行性分析馬斯特開門機(jī)的工作原理：該馬斯特開門機(jī)是利用單片機(jī)首先通過(guò)加、減、調(diào)整三個(gè)按鈕手動(dòng)調(diào)整好門的上限位和下限位，同時(shí)由編碼器把門在上限位和下限位時(shí)的門的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的脈沖數(shù)送入單片機(jī)儲(chǔ)存記憶起來(lái)。在要開門和關(guān)門時(shí)按開門或關(guān)門的按鈕，由帶機(jī)械離合器的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)卷閘門上升或下降，在上升到單片機(jī)記憶的上限位或下降到單片機(jī)記憶的下限位時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，并由機(jī)械離合器抱閘制動(dòng)?，F(xiàn)在的大多數(shù)PLC都具有高速計(jì)數(shù)器功能，不需增加特殊功能單元就可以處理頻率高達(dá)幾十或上百KHz的脈沖信號(hào)，合理的選用編碼器，讓脈沖頻率即能在PLC處理的范圍內(nèi)又可以滿足升降的精度要求。利用PLC對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)成為可能;而開門機(jī)對(duì)上升，下將系統(tǒng)的精度和響應(yīng)速度要求不是很高?？梢酝ㄟ^(guò)PLC對(duì)開門機(jī)升降系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的上升和下降脈沖數(shù)的計(jì)算，在升降過(guò)程中，讓PLC對(duì)所接收的兩個(gè)脈沖數(shù)與設(shè)定好的兩個(gè)脈沖數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定是否到達(dá)門限，控制電機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)。從而保證了門的升降的可行性;所有PLC都具有可擦寫的軟元件，使軟元件中的內(nèi)容可根據(jù)要求隨時(shí)動(dòng)態(tài)更新。在需要更改上限位和下限位時(shí)可把手動(dòng)調(diào)整的上限位和下限位的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別的脈沖數(shù)存儲(chǔ)到PLC的輔助繼電器中記憶起來(lái)，使用PLC做開門機(jī)的電子定位也成為可能。在控制系統(tǒng)中，可以利用原來(lái)的24V直流電源(電源部分的電容，二極管有配件，24V電源可修復(fù))作為需要24V的控制系統(tǒng)和直流電機(jī)的供給電源。從而簡(jiǎn)化了直流電源部分。還有可以利用開門機(jī)的四個(gè)按鈕，不需另外增加輸入按鈕。三、 主要控制部件的選取(一) PLC的選取首先確定PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)及分配情況。開門、關(guān)門要分別各用一個(gè)輸入點(diǎn)，調(diào)試要用一輸入點(diǎn)，防上限位沖程，防下限位沖程要分別各用一個(gè)輸入點(diǎn)，停止要用一個(gè)輸入點(diǎn)，高速計(jì)數(shù)器要占用兩個(gè)輸入點(diǎn)，合計(jì)要用8個(gè)輸入點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)要用一個(gè)輸出點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)要用一個(gè)輸出點(diǎn)，合計(jì)要用2個(gè)輸出點(diǎn)。共計(jì)輸入8點(diǎn)輸出2點(diǎn)。因沒(méi)有用到PWM脈沖輸出，只用繼電器控制卷閘門電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，所以選用繼電器輸出型，再加上220V電源方便提取，因此要選用交流輸入型PLC。在這里我選用三菱的可編程序控制器，由于輸入要有8點(diǎn)，輸出要2點(diǎn)，所以我選用FX1S-14MR-001，F(xiàn)X1S - 14MR-001的輸入點(diǎn)有8點(diǎn)，6點(diǎn)繼電器輸出(交流220V供電)，它帶有高速計(jì)數(shù)器指令，高速計(jì)數(shù)器等功能，另外此系列PLC的高速計(jì)數(shù)器具有處理頻率高達(dá)60千赫的脈沖的能力，再加上FX1S -14MR -001的性價(jià)比高，因此選用FX1S-14MR-001完全可以滿足開門機(jī)的要求。開門機(jī)需要的輸入輸出點(diǎn)分配如下：X0：脈沖輸入 X1：脈沖輸入 X2：下降X3：上升 X4：停止 X5：調(diào)試X6：防下限位超程 X7：防上限位超程 Y1：下降Y2：上升(二)編碼器的選取編碼器的選取要符合兩個(gè)方面，一是PLC接收的最高脈沖頻率，二是進(jìn)給的精度。我選用旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置，它將被測(cè)的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)(高速脈沖信號(hào))。因些可將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖信號(hào)直接輸入給PLC，利用PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)其脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以獲得測(cè)量結(jié)果。不同型號(hào)的旋轉(zhuǎn)編碼器，其輸出脈沖的相數(shù)也不同，有的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B、Z三相脈沖，有的只有A、B相兩相，最簡(jiǎn)單的只有A相。輸出兩相脈沖的旋轉(zhuǎn)編碼器有4條引線，其中2條是脈沖輸出線，1條是COM端線，1條是電源線。編碼器的電源可以是外接電源，也可直接使用PLC的DC24V電源。電源 - 端要與編碼器的COM端連接， + 與編碼器的電源端連接。編碼器的COM端與PLC輸入COM端連接，A、B兩相脈沖輸出線直接與PLC的輸入端連接，連接時(shí)要注意PLC輸入的響應(yīng)時(shí)間。有的旋轉(zhuǎn)編碼器還有一條屏蔽線，使用時(shí)要將屏蔽線接地。我選用的是宜科 EB28 A4 H6微型增量型編碼器。編碼器EB是宜科的EB系列，A是代表法蘭式，4代表軸徑4mm,H6代表10V30V供電,分辨率是500P/R(每轉(zhuǎn)每相輸出500個(gè)脈沖)的。通過(guò)驗(yàn)正可以知道此分辨率可以滿足上面兩個(gè)條件。驗(yàn)證所需的參數(shù)：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速是1500轉(zhuǎn)/分(25轉(zhuǎn)/秒)、門高是3m。 本系統(tǒng)脈沖最高頻率=25轉(zhuǎn)/秒500個(gè)/轉(zhuǎn)2(A/B兩相)=25KHz 。由于此工程中對(duì)編碼器的A/B兩相脈沖進(jìn)行了分別計(jì)數(shù)，使用了兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器，且在程序中應(yīng)用了高速比較置位指令，則此PLC可處理的最高脈沖頻率為60/2=30(千赫)，30千赫大于25千赫，因此滿足要求。四、PLC程序的編寫此工程中程序的難點(diǎn)主要在于數(shù)據(jù)的記憶與比較處理上。在開門機(jī)工作過(guò)程中，要用一個(gè)上升按鈕或下降按鈕分別設(shè)定上限位和下限位，還要用同一個(gè)上升按鈕或下降按鈕來(lái)控制門的上升和下將。為了簡(jiǎn)化程序中的計(jì)算，采用了兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器C235和C236。C236通過(guò)增、減計(jì)數(shù)方式計(jì)算上升、下降進(jìn)行的脈沖數(shù)，再把上升、下降的脈沖數(shù)分別儲(chǔ)存到PLC的數(shù)據(jù)寄存器D210,D200中。C235用于計(jì)數(shù)正常工作中的上升、下降脈沖數(shù)。當(dāng)門下降時(shí)，C235減計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)等于D200中的數(shù)據(jù)時(shí)，M50常閉觸點(diǎn)斷開，下降到位自動(dòng)停止。當(dāng)上升時(shí)，C235增計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)等于D210中的數(shù)據(jù)時(shí)，M60常閉觸點(diǎn)斷開，上升到位自動(dòng)停止。設(shè)定上、下門限的控制程序段見下圖：開、關(guān)門動(dòng)作的控制程序段見下圖：另外，還要用到子程序調(diào)用指令：CALL，SRET。在進(jìn)行門的上下限設(shè)定時(shí)就調(diào)用設(shè)定上下門限的控制程序段，設(shè)定完成后返回主程序執(zhí)行。PLC與編碼器的接線圖如下：五、操作說(shuō)明在設(shè)定下限門限位時(shí)，要先按住X5,再按X2點(diǎn)動(dòng)門到合適的下限位置時(shí)，先松掉X2，在沒(méi)設(shè)定下限門限位時(shí)不能松掉調(diào)試按鈕X5;在設(shè)定下限門限位時(shí)，也要先按住調(diào)試按鈕X5，再按X3點(diǎn)動(dòng)門到合適的上限位置，再松掉X3，最后才能松掉X5.在設(shè)定門限的動(dòng)作中千萬(wàn)不要松開X5。否則不能完成設(shè)定門限記憶。在工作中按停止，驅(qū)動(dòng)電機(jī)中間停止，或緊急停止。在門停止時(shí)，由開門機(jī)原本有的機(jī)械離合器自動(dòng)制動(dòng)停機(jī)，并鎖住電機(jī)軸，確保卷閘門不會(huì)因自身重量掉下來(lái)。還有，利用了它以前配有的手動(dòng)鏈條離合器，在控制系統(tǒng)壞了，或沒(méi)電時(shí)，可以用手拉動(dòng)鏈條，使離合器分離，并帶動(dòng)電機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)門的主軸旋轉(zhuǎn)，完成開門或關(guān)門動(dòng)作。在開門或關(guān)門過(guò)程中，都有程序定位保護(hù)，當(dāng)門開或關(guān)到程序記憶的數(shù)值時(shí)使電機(jī)停止，完成開門或關(guān)門動(dòng)作，但萬(wàn)一系統(tǒng)故障沒(méi)有停機(jī)時(shí)，還有加裝在門上檔和門的下檔的兩個(gè)限位超程開關(guān)可完成停機(jī)動(dòng)作，確保門不會(huì)沖出外面或門頂牢地面而使電機(jī)過(guò)載。還有在電機(jī)主電路有短路和過(guò)載保險(xiǎn)進(jìn)行保護(hù)。六、結(jié)束語(yǔ)通過(guò)上述的設(shè)計(jì)改造過(guò)程，我只花了一千來(lái)塊就能替代5千多元的開門機(jī)系統(tǒng)，并能完全恢復(fù)了我廠開門機(jī)的功能。解決了要急于使用卷閘門而開門機(jī)故障不能使卷閘門打開的緊急問(wèn)題。由這個(gè)應(yīng)用實(shí)例可以看出利用編碼器結(jié)合PLC的高速計(jì)數(shù)器、傳送指令，合理的進(jìn)行應(yīng)用，可以作為具有記憶功能的電子限位使用，在一定場(chǎng)合可以取代高成本的定位控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)最優(yōu)的性價(jià)比。一、光電編碼器與高速計(jì)數(shù)器1、光電編碼器的工作原理光電編碼器是一種新型的轉(zhuǎn)速及定位控制用傳感器，其工作故事可以用光電碼盤說(shuō)明。光電碼盤是沿圓周開有均勻的孔或齒的圓盤，一組發(fā)光元件及光敏元件分置在盤的兩邊，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光時(shí)而通過(guò)孔或齒隙照到光敏元件上，時(shí)而被圓盤阻擋，這樣光敏元件上就產(chǎn)生了脈沖串波形的電信號(hào)。將該信號(hào)放大、整形，就能用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速及位移。光電編碼器在旋轉(zhuǎn)一周時(shí)可以產(chǎn)生數(shù)千以至上萬(wàn)的脈沖以滿足高精度的轉(zhuǎn)速及定位要求(在選擇編碼器追求高精度時(shí)，也要考慮控制器的接收頻率！)。在電梯的應(yīng)用中，對(duì)于編碼器的分辨率要求并不高，轎廂運(yùn)動(dòng)1mm能產(chǎn)生數(shù)個(gè)脈沖就可以了。我們希望的是編碼器在產(chǎn)生脈沖的同時(shí)能解決轉(zhuǎn)向判斷的問(wèn)題，那么如今的編碼器一般都是設(shè)有兩套(或是三套-零位測(cè)量用)光電裝置的，兩套光電裝置產(chǎn)生的脈沖的相位有一定的差別，就也就產(chǎn)生了方向信號(hào)，如A裝置產(chǎn)生脈沖相位超前于B相時(shí)為正轉(zhuǎn)。反之，為反轉(zhuǎn)。為了方便論述，我們選擇轎廂運(yùn)行1mm，編碼器產(chǎn)生1個(gè)脈沖。2、PLC的高速計(jì)數(shù)器及高速計(jì)數(shù)指令(以三菱FX系列論述)高速計(jì)數(shù)器是PLC的編程軟元件。相對(duì)普通計(jì)數(shù)器，高速計(jì)數(shù)器用于頻率高于機(jī)內(nèi)掃描頻率的機(jī)外脈沖計(jì)數(shù)(建議認(rèn)真了解一下PLC掃描周期的概念)。由于計(jì)數(shù)信號(hào)頻率高，計(jì)數(shù)以中斷方式，計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)、復(fù)位、或計(jì)數(shù)方向的變化也多使用機(jī)外信號(hào)。PLC的高速計(jì)數(shù)器分為三種：1、單相單計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器，2、單相雙計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器，3、雙相雙計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器。如單相單計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器C235是采集X0的輸入信號(hào)。(PLC有其自己的規(guī)定，具體參照使用手冊(cè)。)高速計(jì)數(shù)器有兩種工作方式。第一種利用自身觸點(diǎn)的動(dòng)作為信號(hào)，高速計(jì)數(shù)器和普通32們?cè)鰷p計(jì)數(shù)器一樣，在增計(jì)數(shù)到達(dá)設(shè)定值時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作并保持，在做減計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)(如觸點(diǎn)已置位)觸點(diǎn)復(fù)位。這種方式的缺點(diǎn)是控制受掃描周期的影響。高速計(jì)數(shù)器的第二種工作方式為中斷方式，這需使用高速計(jì)數(shù)器的專用指令。FX2N有三條是關(guān)于高速計(jì)數(shù)器的指令：1、高速計(jì)數(shù)器置位指令(HSCS)，2、高速計(jì)數(shù)器的復(fù)位指令(HSCR)，3、高速計(jì)數(shù)器區(qū)間比較指令(HSZ),此三條指令均為32位指令，均為中斷方式執(zhí)行。結(jié)合五層電梯的控制，選擇FX2N-64MRPLC為控制器，選取雙相雙計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器C254作為轎廂的定位計(jì)數(shù)器。其A相脈沖輸入端為X000，B相脈沖輸入端為X0001，處復(fù)位端為X0002，外啟動(dòng)端為X0006。二、基于高速計(jì)數(shù)器的轎廂位置確定電梯運(yùn)行時(shí)，高速計(jì)數(shù)器在光電編碼器的驅(qū)動(dòng)下完成計(jì)數(shù)工作，當(dāng)轎廂上升時(shí)加計(jì)數(shù)，當(dāng)轎廂下降時(shí)減計(jì)數(shù)，高速成計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值即是轎廂在井道中的準(zhǔn)確位置，如樓層高度為5M，正常運(yùn)行時(shí)計(jì)數(shù)范圍為0-20000的數(shù)值，可設(shè)高速計(jì)數(shù)器設(shè)定值為30000或其他大于20000的數(shù)值，由于本程序并不打算利用當(dāng)前值等于預(yù)置值事件，便可以設(shè)個(gè)永遠(yuǎn)不可能達(dá)到的數(shù)值。轎廂位置的確定有多重用處。其一是實(shí)現(xiàn)門廳及轎廂內(nèi)樓層數(shù)字指示，二是用于運(yùn)行定向，三是用于確定平層制動(dòng)的時(shí)刻。在每層樓上下各安排200mm轎廂當(dāng)前位置批示切換區(qū)間，當(dāng)轎廂到達(dá)該區(qū)間時(shí)，將轎廂當(dāng)前位置數(shù)據(jù)送到層樓當(dāng)前值存儲(chǔ)單元中保存，用來(lái)作為門廳及轎廂處樓層顯示數(shù)據(jù)。為了電梯運(yùn)行之初的調(diào)試及維修時(shí)修正機(jī)械原因及建筑原因帶來(lái)的樓層計(jì)數(shù)器定位誤差，可在程序中安排定位自學(xué)習(xí)程序。通過(guò)檢修運(yùn)行獲得各層的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)切紙機(jī)械是印刷和包裝行業(yè)最常用的設(shè)備之一。切紙機(jī)完成的最基本動(dòng)作是把待裁切的材料送到指定位置，然后進(jìn)行裁切。其控制的核心是一個(gè)單軸定位控制。我公司引進(jìn)歐洲一家公司的兩臺(tái)切紙?jiān)O(shè)備，其推進(jìn)定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是利用單片機(jī)控制，當(dāng)接收編碼器的脈沖信號(hào)達(dá)到設(shè)定值后，單片機(jī)系統(tǒng)輸出信號(hào)，斷開進(jìn)給電機(jī)的接觸器，同時(shí)電磁離合制動(dòng)器的離合分離，剎車制動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)的慣性，從而實(shí)現(xiàn)精確定位。由于設(shè)備的單片機(jī)控制系統(tǒng)老化，造成定位不準(zhǔn)，切紙動(dòng)作紊亂，不能正常生產(chǎn)。但此控制系統(tǒng)是早期產(chǎn)品，沒(méi)有合適配件可替換，只能采取改造這一途徑。目前國(guó)內(nèi)進(jìn)行切紙?jiān)O(shè)備進(jìn)給定位系統(tǒng)改造主要有兩種方式，一是利用單片機(jī)結(jié)合變頻器實(shí)現(xiàn)，一是利用單片機(jī)結(jié)合伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)此兩種改造方案成本都在兩萬(wàn)元以上。并且單片機(jī)系統(tǒng)是由專業(yè)開發(fā)公司設(shè)計(jì)，技術(shù)保守，一旦出現(xiàn)故障只能交還原公司維修或更換，維修周期長(zhǎng)且成本高，不利于改造后設(shè)備的維護(hù)和使用。我們結(jié)合自己設(shè)備的特點(diǎn)提出了新的改造方案，就是用plc的高速計(jì)數(shù)器功能結(jié)合變頻器的多段速功能實(shí)現(xiàn)定位控制，并利用hmi（人機(jī)界面humanmachineinterface）進(jìn)行裁切參數(shù)設(shè)定和完成手動(dòng)操控。 2 改造的可行性分析 現(xiàn)在的大多plc都具有高速計(jì)數(shù)器功能，不需增加特殊功能單元就可以處理頻率高達(dá)幾十或上百khz的脈沖信號(hào)。切紙機(jī)對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的精度和響應(yīng)速度要求不是很高，可以通過(guò)對(duì)切紙機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，合理的選用編碼器，讓脈沖頻率即能在plc處理的范圍內(nèi)又可以滿足進(jìn)給的精度要求。在進(jìn)給過(guò)程中，plc對(duì)所接收的脈沖數(shù)與設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的輸出點(diǎn)對(duì)變頻器進(jìn)行輸出頻率的控制，實(shí)現(xiàn)接近設(shè)定值時(shí)進(jìn)給速度變慢，從而減小系統(tǒng)慣性，達(dá)到精確定位的目的。另外當(dāng)今變頻器技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，使電機(jī)在低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩大幅度提升，從而也保證了進(jìn)給定位時(shí)低速推進(jìn)的可行性。 3 主要控制部件的選取 3.1 PLC的選取 設(shè)備需要的輸入輸出信號(hào)如下： x0脈沖輸入 x1脈沖輸入 x2前限位 x3后限位 y3 前進(jìn)! x4前減速位 y4 后退 x5電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào) y5 高速 x6刀上位 y6 中速 x7滑刀保護(hù) y7 低速 x10壓紙器上位 y10 x11光電保護(hù) y11 x12小車后位 y12 進(jìn)給離合x13雙手下刀按鈕 y13 壓板下 x14停止按鈕 y14 刀離合 x15連桿保護(hù) y15 電機(jī)禁啟動(dòng) x16刀回復(fù)到位 表1plc輸入輸出分配表針對(duì)這些必需的輸入點(diǎn)數(shù)，選用了fx1s30mr的plc，因?yàn)檫x用了人機(jī)界面，其它一些手動(dòng)動(dòng)作，如前進(jìn)、后退、換刀等都通過(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)，不需占用plc輸入點(diǎn)，從而為選用低價(jià)位的fx1s系列plc成為可能，因?yàn)閒x1s系列plc輸入點(diǎn)最多只有16點(diǎn)。另外此系列plc的高速計(jì)數(shù)器具有處理頻率高達(dá)60千赫的脈沖的能力，足可以滿足切紙機(jī)對(duì)精度的要求。 3.2編碼器的選取 編碼器的選取要符合兩個(gè)方面，一是plc接收的最高脈沖頻率，二是進(jìn)給的精度。我們選用的是編碼器分辨率是500p/r（每轉(zhuǎn)每相輸出500個(gè)脈沖）的。通過(guò)驗(yàn)正可以知道此分辨率可以滿足上面兩個(gè)條件。驗(yàn)證所需的參數(shù)：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速是1500轉(zhuǎn)/分（25轉(zhuǎn)/秒）、進(jìn)給絲桿的導(dǎo)程是10mm/轉(zhuǎn)。驗(yàn)證如下： 本系統(tǒng)脈沖最高頻率25轉(zhuǎn)/秒500個(gè)/轉(zhuǎn)2（a/b兩相）25khz 理論進(jìn)給分辨率10mm/500=0.02mm 同時(shí)由上面的數(shù)據(jù)知道進(jìn)給系統(tǒng)每走1mm編碼器發(fā)出50（此數(shù)據(jù)很重要，在plc程序的數(shù)據(jù)處理中要用到）個(gè)脈沖信號(hào)。由于此工程中對(duì)編碼器的a/b相脈沖進(jìn)行了分別計(jì)數(shù)，使用了兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器，且在程序中應(yīng)用了高速定位指令，則此plc可處理的最高脈沖頻率為30千赫，因此滿足了第一個(gè)條件;我們的切紙機(jī)的載切精度要求是0.2mm，可知理論精度完全滿足此要求。 3.3變頻器和hmi的選取 這兩個(gè)部件我們都選用了三菱公司的產(chǎn)品，分別是fr-e540-0.75k-ch和f920got-bbd-k-c。f920got是帶按鍵型的hmi，它的使用和編程非常簡(jiǎn)單方便。它具有以下特點(diǎn)：（1）可以方便的實(shí)現(xiàn)和plc的數(shù)據(jù)交換；（2）通過(guò)本身自帶的6個(gè)功能按鍵開關(guān)，可以控制plc內(nèi)部的軟繼電器，從而可以減少plc輸入點(diǎn)的使用；（3）具有兩個(gè)通訊口，一個(gè)rs232c（用于和個(gè)人電腦通訊）和一個(gè)rs422（用于和plc通訊），利用電腦和f920got相連后不僅可以對(duì)hmi進(jìn)行程序的讀取和上傳，還可以直接對(duì)plc的程序進(jìn)行上傳下載、調(diào)整和監(jiān)控。 4 plc和hmi程序的設(shè)計(jì) 此工程中程序的難點(diǎn)主要在于數(shù)據(jù)的處理上。在切紙機(jī)工作過(guò)程中除手動(dòng)讓進(jìn)給定位機(jī)構(gòu)前進(jìn)后退外，還要實(shí)現(xiàn)等分裁切功能和指定具體位置定位功能，并且hmi上還要即時(shí)顯示定位機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置。我們?yōu)榱撕?jiǎn)化程序中的計(jì)算，采用了兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器c235和c236。c236通過(guò)計(jì)算前進(jìn)后退的脈沖數(shù)，再進(jìn)行換算后用于顯示進(jìn)給機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置；c235用于進(jìn)行精確定位。定位過(guò)程是這樣的，每次進(jìn)給機(jī)構(gòu)需要定位工作時(shí)，通過(guò)計(jì)算把需要的脈沖數(shù)送到c235，不論進(jìn)給機(jī)構(gòu)前進(jìn)還是后退c235進(jìn)行減計(jì)數(shù)，同時(shí)對(duì)c235中的數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的輸出點(diǎn)對(duì)變頻器進(jìn)行輸出頻率的控制，實(shí)現(xiàn)接近設(shè)定值時(shí)進(jìn)給速度變慢，從而達(dá)到精確定位。因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)都有慣性和時(shí)間上的遲滯，所以變頻器停止輸出的時(shí)間并不是c235中的計(jì)數(shù)值減小到0時(shí)，而是讓c235和一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器d130比較，當(dāng)c235中的值減小到d130中的設(shè)定值時(shí)plc控制變頻器停止輸出。d130的值可通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行修改和設(shè)定，在調(diào)試時(shí)通過(guò)修改這個(gè)值，以達(dá)到定位準(zhǔn)確的目的。 1）顯示定位機(jī)構(gòu)當(dāng)前位置的程序 2）實(shí)現(xiàn)定位控制的程序段3）參數(shù)設(shè)定時(shí)的小數(shù)點(diǎn)位問(wèn)題。實(shí)際工作中在設(shè)定位置時(shí)要精確到0.1mm。這個(gè)問(wèn)題在一些單片機(jī)系統(tǒng)中常會(huì)遇到，常見的處理辦法是加大一個(gè)數(shù)量級(jí)，就是設(shè)定數(shù)據(jù)時(shí)，在人機(jī)界面上用1代替0.1mm，10代替1mm。不過(guò)我們?cè)谔幚泶藛?wèn)題時(shí)通過(guò)hmi中對(duì)數(shù)據(jù)的設(shè)置和plc的程序編寫達(dá)到了所見即所得的效果。hmi中主要是對(duì)數(shù)值的格式要設(shè)定好。hmi中的設(shè)置畫面如圖1所示。例如等分裁切10.5mm的紙，就可以在hmi上設(shè)定為10.5，而不是像公司的類似其它設(shè)備上要設(shè)為105，但plc的寄存器d128的內(nèi)容是105而不是10.5，這樣在計(jì)算需要的脈沖數(shù)時(shí)就要用下面一條命令：muld128k5d10（此命令中盡管編程時(shí)d11不出現(xiàn)但實(shí)際上寄存器d11被占用，不能再應(yīng)用于其它地方，否則會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。） 而不是用：muld128k50d10。 4）編程中其它應(yīng)注意的問(wèn)題 雙線圈問(wèn)題。本工程中利用條件跳轉(zhuǎn)和步進(jìn)指令避免了雙線圈問(wèn)題。 誤差信號(hào)問(wèn)題。編碼器是一種比較精密的光電產(chǎn)品，受振動(dòng)時(shí)不可避免的會(huì)出現(xiàn)誤差信號(hào)，而切紙機(jī)在執(zhí)行裁切動(dòng)作時(shí)會(huì)造成很大振動(dòng)，如果忽視這個(gè)現(xiàn)象，定位精度和執(zhí)行機(jī)構(gòu)當(dāng)前位置的顯示都會(huì)不準(zhǔn)確。本工程中處理方法參見上面例子程序圖1，只有y3、y4接通，即只有進(jìn)給機(jī)構(gòu)前進(jìn)和后退時(shí)才讓c236進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣就屏蔽了裁切時(shí)震動(dòng)造成的誤信號(hào)。 5 變頻器的參數(shù)設(shè)置 此工程中需設(shè)定的變頻器的主要參數(shù)見下。參數(shù) 號(hào)名 稱設(shè)定值 0 轉(zhuǎn)矩提升 8%（低速時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩不足時(shí)可提高此數(shù)字） 43 速設(shè)定（高速） 30Hz 53 速設(shè)定（中速） 10Hz 63 速設(shè)定（低速） 2Hz 7 加速時(shí)間 0.5s8 減速時(shí)間 0.5s 24 多段速設(shè)定（4速）50Hz 79 操作模式 2（只執(zhí)行外部操作）在調(diào)試過(guò)程中為了達(dá)到定位速度和精度的完美結(jié)合，應(yīng)對(duì)三段速設(shè)定值，加減速時(shí)間和HMI中D130、D200和D202的數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。 表2變頻器主要參數(shù)設(shè)置一覽表 6 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)改造過(guò)程，完全恢復(fù)了我們切紙機(jī)的功能，試用三個(gè)月以來(lái)運(yùn)行非常穩(wěn)定。由這個(gè)應(yīng)用實(shí)例可以看出結(jié)合plc的高速計(jì)數(shù)器功能，合理的進(jìn)行應(yīng)用，在一定場(chǎng)合可以取代高成本的定位控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)最優(yōu)的性價(jià)比，并且由于選用通用開放的plc變頻器集成方案，為企業(yè)后期自主設(shè)備管理帶來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的效益。PLC內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器根據(jù)特定的輸入執(zhí)行中斷處理高速動(dòng)作，它與PLC的掃描無(wú)關(guān)。本文以三菱FX系列PLC為例說(shuō)說(shuō)高速計(jì)數(shù)器的使用方法。 不會(huì)使用高速計(jì)數(shù)器的很大原因是對(duì)上面的圖理解不細(xì)，編程手冊(cè)上已經(jīng)講得很清楚，本文只是大致說(shuō)說(shuō)，給您拋磚引玉。 如C235下面的U/D對(duì)應(yīng)的是X0，也就表示C235是對(duì)輸入X0的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)X0有OFF-ON的變化時(shí)，C235在驅(qū)動(dòng)的情況下自動(dòng)計(jì)數(shù)。 同理：C241，C244，C246，C247，C249，C251，C252，C254都是針對(duì)X0進(jìn)行計(jì)數(shù)的。 明白了C235的計(jì)數(shù)目標(biāo)，從上圖就不難看出C236，C237的計(jì)數(shù)目標(biāo) 知道了高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)目標(biāo)，還需要知道高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向。從上圖可看出M8235是控制高速計(jì)數(shù)器C235的計(jì)數(shù)方向的，M8235=OFF時(shí)是增計(jì)數(shù)，M8235=ON時(shí)是減計(jì)數(shù)。 同理：M8236-M8245分別是控制高速計(jì)數(shù)器C236-C245的計(jì)數(shù)方向。 M8235-M8245初始是斷開狀態(tài)，所以C235等高速計(jì)數(shù)器默認(rèn)是增計(jì)數(shù)。 上圖中 1、當(dāng)M0閉合時(shí)，C235得電計(jì)數(shù)X0動(dòng)作了217次，其設(shè)定值為100，所以C235的常開點(diǎn)閉合.從上圖可以看出：C235的計(jì)數(shù)值超過(guò)其設(shè)定值后照樣計(jì)數(shù)下去。 2、在C235計(jì)數(shù)過(guò)程中M0斷開，C235失電停止計(jì)數(shù)，但其計(jì)數(shù)值與觸點(diǎn)狀態(tài)不變。 注：C235的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)斷開并不能起到復(fù)位的作用！ 3、當(dāng)M2閉合時(shí)，C235的計(jì)數(shù)值清零，其觸點(diǎn)狀態(tài)也斷開。 上圖中的高速計(jì)數(shù)器的編程并不合理，因?yàn)镃235觸點(diǎn)的狀態(tài)改變受到程序掃描周期的影響。 三菱FX系列PLC的高速計(jì)數(shù)器(HSC)功能簡(jiǎn)介 1高速計(jì)數(shù)器概述 21點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器C235C255共用PLC的8個(gè)高速計(jì)數(shù)器輸入端X0X7，某一輸入端同時(shí)只能供一個(gè)高速計(jì)數(shù)器使用。這21個(gè)計(jì)數(shù)器均為32位加/減計(jì)數(shù)器(見表37)。不同類型的高速計(jì)數(shù)器可以同時(shí)使用，但是它們的高速計(jì)數(shù)器輸入不能沖突。高速計(jì)數(shù)器的運(yùn)行建立在中斷的基礎(chǔ)上，這意味著事件的觸發(fā)與掃描時(shí)間無(wú)關(guān)。在對(duì)外部高速脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，梯形圖中高速計(jì)數(shù)器的線圈應(yīng)一直通電，以表示與它有關(guān)的輸入點(diǎn)已被使用，其他高速計(jì)數(shù)器的處理不能與它沖突?？捎眠\(yùn)行時(shí)一直為ON的M8000的常開觸點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)高速計(jì)數(shù)器的線圈。例如在圖1中，當(dāng)X14為ON時(shí)，選擇了高速計(jì)數(shù)器C235，從表37可知，C235的計(jì)數(shù)輸入端是X0，但是它并不在程序中出現(xiàn)，計(jì)數(shù)信號(hào)不是X14提供的。表1給出了各高速計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)的輸入端子的元件號(hào)，表中的U、D分別為加、減計(jì)數(shù)輸入，A、B分別為A、B相輸入，R為復(fù)位輸入，S為置位輸入。2一相高速計(jì)數(shù)器C235C240為一相無(wú)起動(dòng)/復(fù)位輸入端的高速計(jì)數(shù)器，C24lC245為一相帶起動(dòng)/復(fù)位端的高速計(jì)數(shù)器，可用M8235M8245來(lái)設(shè)置C235C2415的計(jì)數(shù)方向，M為ON時(shí)為減計(jì)數(shù)，為OFF時(shí)為加計(jì)數(shù)。C235C240只能用RST指令來(lái)復(fù)位。圖1中的C244是1相帶起動(dòng)/復(fù)位端的高速計(jì)數(shù)器，由表1可知，Xl和X6分別為復(fù)位輸入端和起動(dòng)輸入端，它們的復(fù)位和起動(dòng)與掃描工作方式無(wú)關(guān)，其作用是立即的和直接的。如果X12為ON，一旦X6變?yōu)镺N，立即開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)輸入端為X0。X6變?yōu)镺FF，立即停止計(jì)數(shù)，C244的設(shè)定值由D0和D1指定。除了用Xl來(lái)立即復(fù)位外，也可以在梯形圖中用復(fù)位指令復(fù)位。3. 兩相雙向計(jì)數(shù)器兩相雙向計(jì)數(shù)器(C246C250)有一個(gè)加計(jì)數(shù)輸入端和一個(gè)減計(jì)數(shù)輸入端，例如C246的加、減計(jì)數(shù)輸入端分別是X0和Xl，在計(jì)數(shù)器的線圈通電時(shí)，在X0的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1，在X1的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減l。某些計(jì)數(shù)器還有復(fù)位和起動(dòng)輸入端。4A-B相型雙計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器 C25lC255為AB相型雙計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器，它們有兩個(gè)計(jì)數(shù)輸入端，某些計(jì)數(shù)器還有復(fù)位和起動(dòng)輸入端。圖2中的X12為ON時(shí)，C25l通過(guò)中斷，對(duì)X0輸入的A相信號(hào)和X1輸入的B相信號(hào)的動(dòng)作計(jì)數(shù)。X11為ON時(shí)C251被復(fù)位，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于設(shè)定值時(shí)，Y2的線圈通電，若計(jì)數(shù)值小于設(shè)定值，Y2的線圈斷電。A/B相輸入不僅提供計(jì)數(shù)信號(hào)，根據(jù)它們的相對(duì)相位關(guān)系，還提供了計(jì)數(shù)的方向。利用旋轉(zhuǎn)軸上安裝的A/B相型編碼器，在機(jī)械正轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行減計(jì)數(shù)。A相輸入為ON時(shí)，若B相輸入由OFF變?yōu)镺N，為加計(jì)數(shù)(見圖2b)；A相為ON時(shí)，若B相由ON變?yōu)镺FF，為減計(jì)數(shù)（見圖2c）。通過(guò)M8251可監(jiān)視C251的加/減計(jì)數(shù)狀態(tài)，加計(jì)數(shù)時(shí)M8251為OFF，減計(jì)數(shù)時(shí)M8251為ON。5高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度 一般的計(jì)數(shù)頻率：?jiǎn)蜗嗪碗p向計(jì)數(shù)器最高l0kHz，A/B相計(jì)數(shù)器最高為5kHz。最高的總計(jì)數(shù)頻率：FXlS和FXlN為60kHz，F(xiàn)X2N和FX2NC為20kHZ，計(jì)算總計(jì)數(shù)頻率時(shí)A/B相計(jì)數(shù)器的頻率應(yīng)加倍。FX2N和FX2NC的X0和X1因?yàn)榫哂刑厥獾挠布?，供單相或雙相計(jì)數(shù)時(shí)(C235，C236或C246)最高為60kHz，用C25l兩相計(jì)數(shù)時(shí)最高為30kHz。應(yīng)用指令SPD(速度檢測(cè)，F(xiàn)UC56)具有高速計(jì)數(shù)器和輸入中斷的特性，X0X5可能被SPD指令使用，SPD指令使用的輸入點(diǎn)不能與高速計(jì)數(shù)器和中斷使用的輸入點(diǎn)沖突。在計(jì)算高速計(jì)數(shù)器總的計(jì)數(shù)頻率時(shí)，應(yīng)將SPD指令視為l相高速計(jì)數(shù)器PLC 中高速計(jì)數(shù)器的運(yùn)用特點(diǎn)摘要:可編程控制器中的計(jì)數(shù)器是基本編程元件之一,本文以FX2 系列可編程控制器為例,介紹了不同類型計(jì)數(shù)器的運(yùn)用特點(diǎn)及高速計(jì)數(shù)器的兩個(gè)應(yīng)用實(shí)計(jì)數(shù)器是PLC 中的基本編程元件,它數(shù)量多、類型雜。例如FX2 系列PLC 中,可用于編程的計(jì)數(shù)器元件達(dá)256 個(gè),類型有16 位、32 位計(jì)數(shù)器,有通用型和高速型,高速型還可分四種。計(jì)數(shù)器使用靈活,編程方便,它既可作為計(jì)數(shù)器用,又可與時(shí)間繼電器組合成具有延時(shí)的功能。它既可作為基本指令的操作數(shù),也可用于功能指令的操作數(shù)。但是,在實(shí)際中發(fā)現(xiàn),普通計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)器在某些條件下不能互用,并且在編程過(guò)程中編寫兩者的程序也有差異。下面, 筆者介紹FX2 系列PLC 中計(jì)數(shù)器的運(yùn)用特點(diǎn)。1 普通型計(jì)數(shù)器的運(yùn)用特點(diǎn)FX2 系列PLC 中有普通型計(jì)數(shù)器256 個(gè),其中C0C99 為16 位遞加型,C200C234 為32 位雙向型。圖1 、圖2 所示為遞加型和雙向型計(jì)數(shù)器的梯形圖。圖1 中,計(jì)數(shù)器C0 對(duì)X11 的通斷次數(shù)進(jìn)行累積,當(dāng)累積值與設(shè)定值K值相等時(shí),C0 接點(diǎn)閉合,Y0 有輸出。當(dāng)X10 由OFF ON ,C0 復(fù)位。在圖1 中設(shè)定值K 只能取正數(shù),不能取負(fù)數(shù),若取負(fù)數(shù),則為無(wú)效值,C0 不工作。圖1 遞加型計(jì)數(shù)器梯形圖圖2 雙向型計(jì)數(shù)器梯形圖圖2 中是雙向(遞加/ 遞減) 型計(jì)數(shù)器梯形圖。圖中M8200 狀態(tài)決定C200 計(jì)數(shù)方向,若M8200 “1”,C200 遞減計(jì)數(shù)。若M8200 “0”,C200 遞加計(jì)數(shù)。設(shè)定值K 可雙向取值,既可正值,也可取負(fù)值,正、負(fù)均為有效值。例如,當(dāng)設(shè)定值K為- 10 時(shí),若X12 閉合,C200 則以遞減方式計(jì)數(shù);當(dāng)C200 當(dāng)前值由- 9 變- 10 時(shí),C200 接點(diǎn)閉合,Y1 有輸出;當(dāng)X12 斷開,C200 則以遞加方式計(jì)數(shù);當(dāng)C200 計(jì)數(shù)當(dāng)前值由- 11 變?yōu)? 10 ,C200 接點(diǎn)閉合。由圖1 、圖2 可看出,兩種不同類型的計(jì)數(shù)器,除了計(jì)數(shù)容量不同外,兩計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)方向也有不同,設(shè)定值的取值也不同。在圖2 中,若不設(shè)置計(jì)數(shù)方向控制,計(jì)數(shù)器將以遞加方式計(jì)數(shù)。所以說(shuō),雙向型計(jì)數(shù)器初始計(jì)數(shù)方向是遞加計(jì)數(shù)。 27 計(jì)算機(jī)PLC 應(yīng)用PLC 中高速計(jì)數(shù)器的運(yùn)用特點(diǎn)機(jī)床電器200415從上兩圖的分析中可以發(fā)現(xiàn),雖然兩類計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)方向,設(shè)定值的取值方向各有其特點(diǎn)。但它們都是對(duì)輸入元件的通、斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。所以,這類計(jì)數(shù)器又稱內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器。2 高速計(jì)數(shù)器運(yùn)用特點(diǎn)FX2 系列高速計(jì)數(shù)器有21 個(gè)(C235C255) ,根據(jù)工作原理上的差異,FX2 系列中的高速計(jì)數(shù)器又可分為四類:a . 1 相無(wú)啟動(dòng)/ 復(fù)位端子高速計(jì)數(shù)器;b. 1 相帶啟動(dòng)/ 復(fù)位端子高速計(jì)數(shù)器;c . 2 相兩輸入高速計(jì)數(shù)器;d. 2 相兩輸入(A、B 相) 高速計(jì)數(shù)器。圖3 、圖4 、圖5 、圖6 分別表示以上四類計(jì)數(shù)器梯形圖。圖3 1 相無(wú)啟動(dòng)/ 復(fù)位端子高速計(jì)數(shù)器圖4 1 相帶啟動(dòng)/ 復(fù)位端子高速計(jì)數(shù)器圖5 2 相兩輸入高速計(jì)數(shù)器圖6 2 相兩輸入(A、B 相) 高速計(jì)數(shù)器四類高速計(jì)數(shù)器的梯形圖與普通計(jì)數(shù)器