引言

　　當(dāng)今世界，微型電機(jī)的需求量大增，從而引來(lái)了國(guó)內(nèi)外商家的大量投資，隨之帶動(dòng)了電機(jī)設(shè)備銷(xiāo)售及制造業(yè)的興起，轉(zhuǎn)子換向器精車(chē)機(jī)就是加工微型電機(jī)轉(zhuǎn)子的專(zhuān)用設(shè)備。然而早期的轉(zhuǎn)子換向器精車(chē)機(jī)由傳統(tǒng)的繼電器電路和幾個(gè)簡(jiǎn)單的氣缸和油缸控制，車(chē)削的產(chǎn)品質(zhì)量往往一致性差，次品率高，且車(chē)刀進(jìn)給尺寸很難控制等。PLC控制絕對(duì)位置伺服系統(tǒng)在轉(zhuǎn)子換向器精車(chē)機(jī)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(lèi)型為FX3G 系列, 是三菱電機(jī)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(chǔ)器，標(biāo)準(zhǔn)模式時(shí)基本指令處理速度可達(dá)0.21μs，控制規(guī)模:14~256 點(diǎn)（包括CC-LINK 網(wǎng)I/O），基本單元左側(cè)最多可連接4 臺(tái)FX3U 特殊適配器，可實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，可設(shè)置兩級(jí)密碼，每級(jí)16 字符，增強(qiáng)密碼保護(hù)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(duì)位置伺服電機(jī)數(shù)據(jù)讀入功能，使得在不增加其它運(yùn)動(dòng)控制模塊的情況下可以直接對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。而且由于需要輸出脈沖驅(qū)動(dòng)，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(duì)值位置控制系統(tǒng)對(duì)于企業(yè)中經(jīng)常使用的點(diǎn)位控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是一種非常方便實(shí)用的位置控制方式。一旦原點(diǎn)設(shè)置后，完畢每次停電后開(kāi)機(jī)時(shí)，這種系統(tǒng)不需要回原點(diǎn)，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(kāi)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(jī)編碼器采用了分辨率為262144 脈沖/轉(zhuǎn)的絕對(duì)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(chē)機(jī)介紹及機(jī)器工作過(guò)程

　　轉(zhuǎn)子換向器精車(chē)機(jī)是用來(lái)車(chē)削電機(jī)轉(zhuǎn)子換向器表面的專(zhuān)用設(shè)備，其車(chē)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(kāi)電源，各控制元件復(fù)位后，J3 絕對(duì)位置伺服電機(jī)進(jìn)行編碼器絕對(duì)位置數(shù)據(jù)讀取，完成后按下控制裝置啟動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

　　2）J3 絕對(duì)位置伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀具前進(jìn)，到位后切削氣缸由右向左對(duì)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(duì)位置伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)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(duì)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(jī)動(dòng)作完成，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

3 PLC 的I/O 使用情況和絕對(duì)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(duì)位置伺服系統(tǒng)輸出信號(hào)。X5-X12 自定義為普通IN 控制點(diǎn),連接無(wú)電源觸點(diǎn)，或內(nèi)置式串聯(lián)二極管的磁性開(kāi)關(guān)等。在使用串聯(lián)二極管的磁性開(kāi)關(guān)時(shí)不能串聯(lián)2個(gè)以上開(kāi)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(duì)位置伺服系統(tǒng)輸入信號(hào)。Y10-Y13 自定義為普通輸出點(diǎn)，用于控制中間繼電器、電磁閥等。負(fù)載電流大于0.5A 時(shí)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(shí)需要在每個(gè)觸點(diǎn)增加相應(yīng)大小的熔斷器（保護(hù)輸出晶體管免受過(guò)載、短路等損壞）。

　　3）絕對(duì)位置伺服系統(tǒng)的控制：精車(chē)機(jī)在工作中對(duì)進(jìn)刀位置控制要求非常高，所以本機(jī)控制方式采用位置控制。脈沖輸入方式使用集電極開(kāi)路方式。指令脈沖串控制方式為：負(fù)邏輯脈沖串+符號(hào)。連接伺服電機(jī)的絲桿導(dǎo)程為5mm,伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需的指令輸入脈沖數(shù)為5000/ 轉(zhuǎn), 即實(shí)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(duì)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(dòng)軟元件，在M100 為初始常閉狀態(tài)時(shí)驅(qū)動(dòng)DABS 指令，伺服ON（Y4）和ABS 傳送模式輸出（Y5），通過(guò)接收傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢信號(hào)（X2）和發(fā)送ABS 請(qǐng)求信號(hào)，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(guò)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(shí)，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(dòng)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(shí)軟元件（T10）接通，精車(chē)機(jī)報(bào)警。

　　2）位置控制程序介紹：

　　M120 為絕對(duì)位置控制DDRVA 指令的驅(qū)動(dòng)軟元件，在M120接通后驅(qū)動(dòng)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(hào)(Y3),會(huì)根據(jù)（D8340-D200）值自動(dòng)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(dòng)軟元件M120 復(fù)位，精車(chē)機(jī)的刀具定位完成。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　SR-1101 型自動(dòng)轉(zhuǎn)子換向器精車(chē)機(jī)采用本系統(tǒng)后，換向器車(chē)削的圓度和粗糙度有了質(zhì)的提高，初次對(duì)刀時(shí)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(duì)這個(gè)系統(tǒng)作了簡(jiǎn)要的介紹，詳細(xì)控制過(guò)程請(qǐng)參考三菱電機(jī)的相應(yīng)手冊(cè)。