三菱PLC是一款世界最先進(jìn)的plc產(chǎn)品之一，在我國(guó)的市場(chǎng)份額占比較大，得到很多技術(shù)人員的青睞，能夠?qū)崿F(xiàn)三菱PLC通過觸摸屏控制伺服電機(jī)。下面以三菱PLC FX3U-48MT-ES-A作為控制元件，三菱觸摸屏GT1155-QFBD-C作為操作元件直接控制三菱伺服電機(jī)的具體程序設(shè)計(jì)。

一、控制系統(tǒng)中元件的選型
1.PLC的選型
     在使用三菱伺服驅(qū)動(dòng)器時(shí)，往往需要較高頻率的脈沖，所以就要求所使用的PLC能產(chǎn)生高頻率脈沖。三菱FX3U晶體管輸出的PLC可以進(jìn)行6點(diǎn)同時(shí)100 kHz高速計(jì)數(shù)及3軸獨(dú)立100 kHz的定位功能，并且可以通過基本指令0.065 μs、PCMIX值實(shí)現(xiàn)了以4.5倍的高速度，完全滿足了我們控制伺服電機(jī)的要求，所以我們選用三菱PLC FX3U-48MT-ES-A。
2三菱伺服電機(jī)的選型
     在選擇三菱伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器時(shí)，只需要知道電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的轉(zhuǎn)距要求及安裝方式即可，我們選擇額定轉(zhuǎn)距為2.4 N·m，額定轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，每轉(zhuǎn)為131 072 p/rev分辨率的三菱伺服電機(jī)HF-KE73W1-S100，與之配套使用的驅(qū)動(dòng)器我們選用三菱伺服驅(qū)動(dòng)器MR-JE-70A。三菱此款伺服系統(tǒng)具有500 Hz的高響應(yīng)性，高精度定位，高水平的自動(dòng)調(diào)節(jié)，能輕易實(shí)現(xiàn)增益設(shè)置，且采用自適應(yīng)振動(dòng)抑止控制，有位置、速度和轉(zhuǎn)距三種控制功能，完全滿足要求。
3、 采用三菱觸摸屏GT1155-QFBD-C，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)操作控制。
二、三菱 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
      此處需要伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)正點(diǎn)、反點(diǎn)、原點(diǎn)回歸和自動(dòng)調(diào)節(jié)等動(dòng)作，另外為確保本系統(tǒng)的精確性我們?cè)黾泳幋a器對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制。PLC控制系統(tǒng)I/O接線圖如圖1。

圖1  I/O接線圖

上圖中的公共端的電源不能直接接在輸入端的24 V電源上。根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)了三菱PLC控制系統(tǒng)梯形圖如圖2。

圖2 梯形圖 

      M806控制伺服急停，M801控制伺服電機(jī)原點(diǎn)回歸，M802控制伺服正點(diǎn)，M803控制伺服反點(diǎn)，M804為自動(dòng)調(diào)節(jié)，M805為壓力校正即編碼器的補(bǔ)償輸入。在電機(jī)運(yùn)行前需要首先進(jìn)行原點(diǎn)回歸，以確保系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，當(dāng)M50和M53同時(shí)接通時(shí)，伺服電機(jī)以2 kHz的速度從Y0輸出脈沖，開始做原點(diǎn)回歸動(dòng)作，當(dāng)碰到近點(diǎn)信號(hào)M30＝ON時(shí)，變成寸動(dòng)速度1 kHz，從Y0輸出脈沖直到M30=OFF后停止。M30是在自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與零點(diǎn)相等時(shí)為ON。
　　電機(jī)在進(jìn)行正反點(diǎn)時(shí)，我們采用三菱FX3U具有的專用表格定位指令DTBL S1 S2；在使用表格定位之前，我們首先要在梯形圖左邊的PLC parameter（PLC參數(shù)）中進(jìn)行定位設(shè)定。正反點(diǎn)控制我們采用指令DRVA S1 S2 D1 D2絕對(duì)定位指令。在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，我們利用PLC內(nèi)強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算指令，根據(jù)系統(tǒng)的多方面參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；在操作時(shí)，我們只需要在觸摸屏上設(shè)定參數(shù)，三菱伺服電機(jī)便根據(jù)程序里的運(yùn)算公式轉(zhuǎn)化成為脈沖信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器給電機(jī)信號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)。  

    在三菱伺服電機(jī)運(yùn)行的過程中為確保電機(jī)能達(dá)到我們需要的精度，我們采用增量式編碼器與伺服電機(jī)形成閉環(huán)控制，我們把計(jì)算到的角度與編碼器實(shí)際測(cè)量角度進(jìn)行比較，根據(jù)結(jié)果調(diào)整伺服電機(jī)的脈沖輸出，從而實(shí)現(xiàn)高精度定位。整個(gè)程序我們采用步進(jìn)指令控制（也可以采用一般指令控制），簡(jiǎn)單方便。
三、三菱伺服系統(tǒng)設(shè)置
1、三菱伺服驅(qū)動(dòng)器的接線
      伺服系統(tǒng)的接線很簡(jiǎn)單，我們只需要按照規(guī)定接入相對(duì)應(yīng)的插頭即可。將三相電源線L1,L2,L3插頭接入CPN1，將伺服電機(jī)插頭接入CN2，將編碼器插頭接入CNP2，控制線插頭接入CN1。在調(diào)試程序時(shí)需要用伺服電機(jī)的專用軟件，通過RS422接口接到伺服系統(tǒng)的CN3上即可。
對(duì)于CN1控制線接法如表1。
                                                                       表1控制線接法

2、三菱伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)定
      系統(tǒng)采用定位控制。三菱MR-JE系列的伺服驅(qū)動(dòng)器，主要有兩組參數(shù)，一組為基本參數(shù)，另一組為擴(kuò)展參數(shù)，根據(jù)本系統(tǒng)要求，我們主要設(shè)定基本參數(shù)，主要有NO.0,NO.1,NO.2,NO.3,NO.4,NO.5,NO.7,NO.18,NO.19，擴(kuò)展參數(shù)要根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定。
  3、同時(shí)我們也可以通過伺服設(shè)置軟件SETUP221E進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。我們?cè)谒欧姍C(jī)進(jìn)行調(diào)試過程中建議先設(shè)為速度模式，進(jìn)行伺服電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)測(cè)試。

4 三菱觸摸屏程序設(shè)計(jì)
      建立初始畫面，在畫面上分別設(shè)置按鈕開關(guān)，在開關(guān)上分別寫上，壓力+、壓力-、原點(diǎn)回歸、自動(dòng)調(diào)節(jié)、壓力校正、伺服急停等字樣，其中繼電器的對(duì)應(yīng)情況如上所寫。控制畫面如圖3和圖4。