双联圆锯径切制材系统的设计.pdf

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1、双联圆锯径切制材系统的设计双联圆锯径切制材系统的设计1.设计要求有一个双联圆锯径切制材系统，使用两台伺服电机控制垂直的（x，y）两个锯片的定位。设计一个以单片机（或PLC）为核心的控制系统，通过伺服控制器的端子，使伺服电机控制的锯片能找到起始位置，并按给定的（x，y）坐标定位（不要求锯片的Z向进给控制）。设计内容包括：系统的构成框图；单片机系统、（x，y）坐标设置、运行的状态和坐标显示、控制接口等部分的系统硬件原理图；锯片的找原点、定位的控制流程图。对所选方案的特点、元器件的类型和参数及控制原理加以说明，对伺服驱动器的有关参数进行设

2、置。设电机转一周，锯片台移动6mm。编码器2500线/转（伺服电机系统建议选用MS系列）。2.设计思路根据设计要求，系统应能够实现X轴和Y轴锯片分别在其作业平面上对工作位置准确定位，同时定位坐标参数的设定与显示应具有便捷的交互界面(或装置)。通过对设计要求的研读，我们发现对于伺服控制的控制器实现：1.单片机；2.可编程控制器(PLC)。毫无疑问，两者都可以实现对伺服控制器的控制。通常单片机控制系统常用在小型控制系统，对于控制的精度不高及控制环境较好的场合，同时其控制成本低廉。而PLC控制系统则常见于工业控制、数控等场合，其对于恶劣的

3、控制环境有较高稳定性，其模块化的扩展模块易便于系统的维护与升级。综合上述二者的特点我们采用以PLC为核心的控制方式。现在我们常用的人机交互化设计实现方式有：1.LED数码管+键盘；2.LCD显示或触摸屏；3.上位机(PC机、工控机等)。分析各种实现方法的实现方式的难易、稳定可靠度、便捷性等。我们采用上位机模式辅以软件编程的方式，这种系统实现的灵活性较大便于维护且直观。3.系统概述根据设计思路的方向我们确立了如图1所示系统构成。核心控制器部分采用三菱FX2N—64MT以及其特殊扩展模块FX2N—20GM定位控制器；人机界面部分设计采用

4、MCGS组态软件来实现系统运行状态的显示与监控、定位参数的设定与显示以及回归原点等设置；系统垂直平面上的yy05341X轴和Y轴锯片的定位分别由两台伺服电机控制，同时两伺服电机的各种运动由其所对应的MS系列的伺服驱动器来驱动，其指令由系统控制器所发出。同时为便于调试和检修，我们对其定位操作还设有手动功能，如手动调整原点位置等。图1系统构成框图第1页共10页双联圆锯径切制材系统的设计3.1双联圆锯径切制材系统人机交互设计在前面的系统构成中我们确定了以MCGS组态软件为设计的系统人机交互界面。MCGS组态软件作为一款国产工控软件，由北京

5、昆仑通态公司研发，经过了多年的实践检验，现如今MCGS也应用于众多控制场合。本系统界面是基于MCGS6.2通用版设计。运行界面如图2所示。图2双联圆锯径切制材系统人机界面我们通过在运行界面中输入相应的定位位置参数，借助于MCGS与三菱PLC间通信驱动程序(MCGS自带)，使得输入的定位数据转换的脉冲数(机械量与脉冲数转换公式见3.2)与PLC中数据寄存器D100(X)和D101(Y)相对应；同时实时显示的定位数据与PLC中D50(X)和D51(Y)相对。运行状态、原点状态、报警分别于PLC的输入端子X1、X2、X3相对应。设备属性设

6、置如图3所示。yy05341图3设备属性设置3.2PLC核心控制器设计本系统的核心控制器由三菱FX2N—64MT以及其特殊扩展模块FX2N—20GM定位控制器组成。FX2N—64MT具有32点输入、32点输出；FX2N—20GM定位第2页共10页双联圆锯径切制材系统的设计控制器能同时执行2轴控制，和线性插补以及圆形插补一致，它既可以独立操作同时又可以作为PLC的扩展设备，使得控制更加灵活多变。为便于进行不同参数的定位、监控以及与上位机的通信，我们采用PLC+定位控制器的控制模式。由于定位工作的大部分是由定位控制器实施控制的，下面我们

7、首先来简要介绍下FX2N—20GM定位控制器的结构。FX2N—20GM可以进行2轴控制(独立或同步)，其具有8输入、8输出点，同时亦可外扩设备。其对于手动操作系统的输入端子有：FWD(手动向前)、RVS(手动反向)、ZRN(机器零返回)、START/STOP(自动启动/停止)、手动脉冲发生器、单步操作输入；对于机械系统的输入端子有：DOG(近点信号)、LSF(向前转动极限)、LSR(反向转动极限)和中断；对于伺服系统的输入有：SVRDY(伺服准备)、SVEND(伺服结束)和PGO(零点信号)。那么相对于输入端子而言，其也有着对于伺服

8、系统的输出端子：FP(向前转动脉冲)、RP(反向转动脉冲)和CLR(计数器清零)；同时还有对于一般输出目的的输出端子：Y0-Y5。当然要能够实现定位控制，定位控制器还有一套自己的控制指令与各种参数的设置，这里就不一一介绍了，具体可参考