我的三菱FX PLC入门之定位指令

在PLC中，定位指令主要是用于位置控制，结合脉冲输出指令可以实现步进电机和伺服电机的精准控制与定位。而位置控制的应用非常广泛，如电梯的平层、工厂生产流水线的控制等。

所以，在讲定位指令之前，我们很有必要先了解定位控制的相关概念与含义。

定位控制的相关概念所谓定位，即位置的确定，而位置的确定，是需要参考点的。例如有人问湖南在哪，回答可能会是“广东的北边”、“湖北的南边”、“江西的西边”、“贵州的东边”等，每个答案都对的，但每个答案又是不一样的。

同理，在定位控制中，也有相对定位和绝对定位的概念，它们是针对起始位置的设置而言的，如下图24-1所示。

▲图24-1
某物当前位置处于B点，若需到达A点，PLC该如何把它定位到A点呢？有两种方式：相对定位和绝对定位。


1、相对定位
所谓相对定位，即相对于当前位置，目标位置有多远，在哪个方向。如图24-1所示，已知当前位置（B点）坐标为100，而A点相对于B点的距离（位移）是300-100=200，所以位移量为200，向右移。又或者，若目标位置为D点，根据相对定位的含义，D点离当前位置的B点距离是-300-100=-400，即位移量应为-400，“-”号表示向左移。


在相对定位中，根据相对定位确定的位移量称为相对位移或增量式位移。


2、绝对定位
所谓绝对定位，即与坐标原点相比较，目标位置有多远，在哪个方向。如图24-1所示，已知A点坐标为300，这个坐标显然是与坐标原点为参考点的，所以位移量应为300（即坐标值），向右移。又或者，若目标位置为D点，根据绝对定位的含义，D点坐标是-300，即位移量为-300，向左移。


在绝对定位中，位移量与当前位置无关，它以原点为参考点，而原点一旦确定，一般都不会改变。


知道了两种定位方式，我们还要了解几种速度。


3、定位控制中的几种速度
我们以电机的定位控制为例，如下图24-2所示，电机在驱动机构运转时，一般要历经几种速度的变化。

▲图24-2
（1）基地速度vb：它是电机的启动速度，对应A点，是一个临界值。从图24-2可以看到，基低速度并不等于0，这表明电机在启动加速期间，并不是从0开始的，这在我之前讲脉冲输出指令PLSR的时候也可以发现。


（2）运行速度vn：电机加速完后的实际运行速度，在图24-2中，该速度是恒定的，这种电机运行速度不变的模式称为单速定位运行模式。除此之外，也有电机电机运行速度可变的模式，例如用PLSV指令控制电机运行，其速度可自由改变。


（3）最高速度vm：电机运行时可达到的最高速度，也是一个临界值。


根据几种速度的定义，会涉及到几个时间，如图24-2所示，其中t1、t2分别为加速时间和减速时间，表示电机从基地速度到最高速度之间变化的时间，两者一般设置为相等。


t3、t4分别为实际加速时间和实际减速时间，表示电机实际加减速时间，显然它们与电机的实际运行速度有关，两者一般也设置为相等。


另外，基地速度是电机的启动速度，所以不能太大，一般小于最高速度的十分之一。


品尝了以上定位控制的相关开胃菜后，我们是时候上主菜“定位指令”了。

定位指令之前的文章基本是基于FX2N所写的，但很遗憾，FX2N没有定位指令，所以本次所分享的定位指令是基于FX1S和FX1N的，不适用于FX2N。


1、原点回归指令ZRN
这里的原点，即定位控制中的原点，是以PLC所接的进点开关（DOG）为准的，如下图24-3所示，近点开关或以机械原点为参考安装，也可以人为的选择其他位置。所以，机械原点不一定是原点回归指令中的原点。

▲图24-3
所谓“原点回归”，顾名思义，是使各种机械设备回归到原点位置。那为什么要设置原点回归呢？


这是因为在定位控制中，若PLC断电，与位置相关的当前值寄存器数据会被清零，而机械设备却不一定处于原点位置。为了让机械设备的当前位置与寄存器数据（为零）一致，在PLC再次上电后该应用原点回归指令使得机械设备回到原点。那么，在接下来的定位控制中，就能是使寄存器数据与机械设备的当前位置保持对应。


原点回归指令ZRN的编程手册截图与梯形图形式如下图24-4所示，可适用于16位和32位，有脉冲执行型和连续执行型两种。

▲图24-4
ZRN指令有4个操作数，它们的内容如下：
S1表示原点回归速度，取值范围为10～32767Hz（16位）或10～1000000Hz（32位）。


S2表示爬行速度，取值范围为10～32767Hz，爬行速度的更多内容后面会讲到。


S3表示近点信号输入端口，可以是X、Y、M、S，一般是X0～X7，最好是X0、X1。


D表示脉冲输出端口，仅为Y0或Y1。


如下图24-5所示，当驱动条件成立时，机械以S1指定的原点回归速度（vn）从当前位置向原点移动，直到碰到近点信号的前端即开始减速，减到爬行速度（vp）后就以爬行速度向原点移动，当检测到DOG的后端（近点信号由ON变OFF）时，机械在1ms内停止。

▲图24-5
以上的说明中提到了两个速度，即原点回归速度和爬行速度。原点回归速度一般比较大，这样可以让机械较快地回到原点，但较快的速度惯性也比较大，所以在快要回到原点的时候，让机械减速到爬行速度，缓慢接近原点，直到停止。爬行速度一般大大低于回归速度，但大于或等于基底速度。


如图24-5所示，机械要从回归速度降到爬行速度，显然是需要时间的，所以近点信号的接通时间不能太短，必须保证大于这个减速的时间。


和脉冲输出指令一样，原点回归指令的应用也会涉及到几个特殊辅助继电器和数据寄存器。


2、ZRN指令的相关特殊软元件
下图24-6所示为ZRN指令的相关的特殊辅助继电器。

▲图24-6
其中M8140为ZRN指令时清零信号输出功能有效，在应用ZRN指令时，若预先将M8140置ON，就能够在原点回归结束后向伺服电机输出清零信号。若ZRN指令的脉冲输出口为Y0，则清零信号输出口为Y2；若ZRN指令的脉冲输出口为Y1，则清零信号输出口为Y3。


其余几个特殊辅助继电器在脉冲输出指令中已经讲解，在此不再赘述。


下图24-7所示为ZRN指令的相关的特殊数据继电器。

▲图24-7
其中D8145存储的是基低速度的值，为最高速度的十分之一，若超出范围，自动以最高速度的十分之一运行。而D8140～D8143的含义与脉冲输出指令的一样，在此不再赘述。

另外的几个寄存器内容也比较简单，我相信大家一看就能明白！


知道了原点回归指令后，我们再接着看另外的两个指令DRVI、DRVA。

相对位置控制指令DRVI和绝对位置控制指令DRVA首先，从名字上我们就可以知道，这两指令的功能，分别是用于相对定位和绝对定位的。


1、相对位置控制指令DRVI
DRVI指令的编程手册截图和梯形图形式如下图24-8所示，有4个操作数，其含义分别如下：
S1表示输出脉冲量（相对位移量），取值范围为-32768～+32767（16位）或-999999～+999999（32位），0除外。


S2表示输出脉冲频率，取值范围为10～32767Hz或10～100000Hz。


D1表示输出脉冲端口，仅为Y0或Y1。


D2表示指定旋转方向的输出端口，ON：正转；OFF：反转。

▲图24-8
当驱动条件成立时，指令通过D1指定的输出端口输出一个频率为S2、脉冲数为S1的定位脉冲，其中S1的正负确定位置移动的方向（即电机的转向）。若S1为正表示正转，绝对位置变大；反之，若S1为负表示反转，绝对位置变小。


DRVI指令的控制分析如下图24-9所示。

▲图24-9
显然，它是自带加减速的，根据上文的特殊数据寄存器，最高速度是有限制的，即S2的设定值被D8146、D8147的值所限定。
其实，除了最高速度，S2也有一个最小值的限定，如下图24-10的编程手册截图所示。从图24-10可以发现，最低输出频率只与最高速度和加减速时间有关，若最高速度为50000Hz，加减速时间为100ms，此时就可以算出S2的最小值为500Hz。此时，若S2的值小于500Hz，则按500Hz输出。

▲图24-10
2、绝对位置控制指令DRVA
DRVA指令的编程手册截图和梯形图形式如下图24-11所示，也有4个操作数，其含义分别如下：
S1表示目标绝对位置指定的脉冲量，取值范围为-32768～+32767（16位）或-999999～+999999（32位），0除外。


S2表示输出脉冲频率，取值范围为10～32767Hz或10～100000Hz。




D1表示输出脉冲端口，仅为Y0或Y1。


D2表示指定旋转方向的输出端口，ON：正转；OFF：反转。

▲图24-11
显然，DRVA指令和DRVI指令的区别只在于S1的设定。当驱动条件成立时，指令通过D1指定的输出端口输出一个频率为S2的定位脉冲，其中S1表示目标位置的绝对位置脉冲量，它是以原点为参考的，若S1大于当前位置值，电机将正转；若S1小于当前位置值，电机将反转。


我们以图24-11的梯形图为例，执行指令DRVA K25000 K3000 Y0 Y4，目标的绝对位置脉冲量为2500，若当前位置的绝对位置脉冲量小于K25000，电机将正转到K25000处，此时Y4输出为ON；若当前位置的绝对位置脉冲量大于于K25000，电机将反转转到K25000处，此时Y4输出为OFF。


其实，只要我们理解了相对定位和绝对定位的含义，那么DRVA指令和DRVI指令的理解也会简单很多。





最后，定位指令的学习分享就到这了啦，希望大家学有所成！

注：本文章内容都是基于三菱FX PLC 所写
选自《三菱FX系列PLC功能指令详解》第九章第94～96课时


（来源：技成培训网，作者：杨思慧，未经授权不得转载，违者必究！）


往期推荐


三菱FX5U PLC的FUN通用函数介绍（下）
三菱FX5U PLC的FUN通用函数介绍（上）
步骤详解 | MCGS和西门子1500 之间的以太网通信
MCGS如何使用U盘升级、上下载组态画面
【案例】S7-200SMART PLC与台达变频器MODBUS通信
S7-200SMART PLC与MM440变频器USS通信案例
S7-200SMART如何驱动步进画三角形



免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！