0 引言

　　某客戶一套軸類淬火機床有8個運動軸。其中6個軸只做定位運動，還有2個軸要求既做定位運動，又做旋轉運動。各軸之間不需要做聯動。如何為客戶配置一套經濟實用的控制系統呢?筆者考慮了兩套方案：

　　方案1：采用三菱C64CNC數控系統，C64CNC具有多系統功能，每系統內可控制6個NC軸。采用雙系統，每系統內設置4個NC軸。利用其等待功能，可以實現8軸的運行。

　　方案2：采用三菱FX2N-10GM做定位控制，系統主控采用三菱FX2N-80PLC。上位顯示控制選用三菱GT1585觸摸屏。

　　由于一臺FX2N—PLC可以帶8臺FX2N．10a詛，這樣就易于實現8個軸的控制，由于工作機械并不要求各軸之間的聯動，選用FX2N-lOGM就易于減少控制難度，增加互換性，減少停機時間．而且也經濟實用．經綜合考慮，決定采用第2方案。

1 總設計方案

　1.1 各個軸的定位動作可以預先編制在其對應的FX2N-1 0GM定位單元內

　　只留出“啟動”、“停止”信號給主PLC控制。主PLC控制各軸的“啟動”、“停止”。各軸的手動運行也由主PLC控制。各外圍設備的控制也由主PLC控制。整個自動程序由步進梯形指令完成。

　　1.2 由觸摸屏制作各軸的運動控制畫面

　　包含其手動部分和自動部分。各個軸的運行距離，運行速度可以在觸摸屏上設置(在FX2N-10GM定位單元內編制的自動加工程序中，其運行距離，運行速度可以用數據寄存器D指定。這樣就很方便在觸摸屏上進行設置)。

2 FX2N-10GM定位單元的工作特點

　　2.1 FX2N-10GM定位單元本身帶有CPU可以不需主PLC而獨立運行

　　其運動程序與常規的數控加工程序類似，這樣就很方便操作工人編制程序。運動程序的寫入可以通過手持編程器“E-20TP”寫入，也可以通過專用編程軟件通過電腦寫入。

　　2.2 FX2N-10GM定位單元具有絕對值系統檢測功能

　　只要設定參數和硬連線完成，上電之后就可以自動檢測，不需要在PLC內編制絕對值系統檢測相關程序。

　　2.3 原點設置不需要硬開關

　　這對于淬火機床這樣高溫，噴水惡劣工作環境的工作機械來說，減少硬件開關這樣的故障點有重要意義。

　　2.4在FX2N-1 0GM定位單元的指令系統中，有一中斷指令COD71

　　它的功能是指定運動軸以規定的速度運行。當出現中斷信號后，立即停止(也可以移動指定的距離)，該指令對于控制淬火機床的旋轉軸極為實用。

3 程序設計要點

　　3.1 主PLC與FX2N-10GM定位單元之間的信息交換

　　FX2N-10GM定位單元可以獨立運行，也可以由主PLC控制運行。由主PLC控制運行時，就需要進行信息交換。這種信息交換由PLC的“FROM”／“TO”指令進行。“FROM”指令用于讀取FX2N．10GM的各種信息。“TO”指令用于向FX2N．10GM寫各種信息。

　　下圖是該指令的應用

 
圖1主PLC與FXl0GM之間的指令交換

3.2 自動程序的構成

　　淬火機床的全自動加工程序可以由兩種方式編制：

　　第一種方式

　　使用FX2N-10GM的自動加工程序。編程方法類似于數控編程，從第l軸的自動加工程序開始，用其自動加工程序中的M指令向其他軸發出“啟動”、“停止”指令。各軸的停止和等待可以用M指令。

　　這種編制程序方式要求對數控編程熟悉，適用于多品種的柔性制造系統。第二種方式

　　各軸的工作程序預先寫入FX2N-10GM中。其運行距離，運行速度由數據寄存器D指定。在主PLC程序中，通過步進梯形指令控制各軸的啟動，停止。同時寫入各種運行距離，運行速度數據。還可以通過觸摸屏修改寫入的運行距離和運行速度。

　　這種方法簡單明了，程序編制及分析簡單，適用于固定動作機械。在本機床程序設計中，采用第2種方式。

4 主要技術難點

　　4.1 絕對位置檢測系統的建立

　　在FX2N-10GM和MR-J2S伺服驅動器之間建立

　　絕對位置檢測系統的方法如下：

　　在FX2N-10GM一側要做如下設置：
　　參數#51=1——(絕對位置檢測有效)
　　參數#5 l=X0——該參數對輸入接口定義如下．
　　規定0——ABS數據位1
　　規定X1——準備發關
　　參數#52=Y0——該參數對輸入接口定義如下：
　　規定Y0——ABS傳輸模式
　　Y1——ABS請求
　　Y2——伺服ON

　　在MR-J2S伺服驅動器一側，必須進行下列設置參數#1=1000--使用絕對位置系統;硬件連線如圖2

 
圖2絕對位置檢測系統硬件連線圖

　　經上述參數設置和硬連線，上電后，在FX2N-10GM和MR-J2S驅動器之間自動進行絕對位置信息傳遞。建立絕對位置檢測系統。

　　4.2 絕對位置檢測系統下的回零操作

　　1)設定參數#16=0；——(機械零點數值)
　　2)參數#18=2——(無DOG開關模式)
　　3)將軸運動到預想零點位置，
　　4)按下回零開關(發出回零信號)
　　5)發出CRL信號，伺服驅動器的偏差計數器被清零)l
　　6)將參數#16--(機械零點數值)的數值寫入當前值寄存器；

　　以上5、6項由控制器自動完成，在絕對位置檢測系統下只需進行一次回零操作。

　　4.3 關于旋轉軸的定位和旋轉的處理

　　旋轉軸的工作要求如下：啟動——定位(等待夾持工件)——旋轉——旋轉停止——定位(等待卸下工作)——結束其旋轉停止信號由熱處理工藝條件決定，無法預先確定。

　　由于伺服系統工作在位置控制模式，即使在旋轉過程中，旋轉軸的位置不斷變化。關鍵在于旋轉軸停止旋轉后，如何迅速回到定位位置。如果按原路徑返回，時間就太長了。這是實際工作所不允許的。實際調試中采用中斷功能，即將熱處理工藝完成信號作為中斷信號，在FX2N-10GM定位單元中，該信號為X2。當該信號X2=ON，中斷啟動。

5 結束語

　　基于FX2N-10GM定位單元，配用主PLC+觸摸屏，構成了一套結構簡單，顯示及操作功能豐富。經濟實用的數控系統。具有很強大的柔性生產能力。由于三菱的FX2N-10GM／20GM可以獨立運行，因此可以用其構成多達數十軸的控制系統。用主PLC控制各軸的啟動／停止。這是構成多軸控制系統的好方法。