PLC作為邏輯控制的控制器，以其高可靠性，邏輯功能強(qiáng)、體積小，可在線修改程序，易于與計(jì)算機(jī)接口，能對模擬量進(jìn)行控制等優(yōu)異性能，已經(jīng)廣泛替代了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電—接觸器控制系統(tǒng)。在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到大量運(yùn)用, 成為了現(xiàn)代工控的支柱產(chǎn)品。目前，隨著運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，PLC也越來越廣泛地應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域。

近期，松下公司正式推出了其新型的PLC單元—FP∑。在原來FP0系列產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，大幅度提高了位置控制功能：

● 可輸出最高100KHz的脈沖序列, 以實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)和伺服電機(jī)進(jìn)行控制。

● 提供梯形升降速曲線控制、返回原點(diǎn)、點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行（JOG）等專用高級指令。

● 最具特色的是，F(xiàn)P∑增加了兩軸直線和圓弧插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)功能。

除此以外，F(xiàn)P∑也具有常規(guī)PLC的強(qiáng)大邏輯控制功能。

本文以作者利用FP∑成功開發(fā)的一兩軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)為例，介紹FP∑在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

一、系統(tǒng)要求：

1、兩軸系統(tǒng)通過插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)如圖1所示的曲線軌跡；

2、可以修改運(yùn)動(dòng)速度參數(shù)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示。


二、系統(tǒng)組成：


系統(tǒng)主要由以下三部分組成：

1、上位控制器—FP∑

FP∑是一種面向運(yùn)動(dòng)控制的PLC，具有專用指令實(shí)現(xiàn)脈沖輸出，內(nèi)置直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)功能，同時(shí)也具有一般PLC的邏輯控制功能。

2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)—步進(jìn)電機(jī)（HN 200 3438）及驅(qū)動(dòng)器（IM483）

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收FP∑輸出的脈沖、方向信號，控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械

傳動(dòng)部分，使焊槍走出圖1所示的軌跡。

3、人機(jī)界面—easyviewMT220D

人機(jī)界面（HMI）和PLC進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，接收用戶的工作參數(shù)設(shè)置，

同時(shí)監(jiān)視步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀況。

FP∑輸入/輸出口定義如表1所示：



三、系統(tǒng)控制軟件
1、FP∑的插補(bǔ)功能說明

1） 直線插補(bǔ)功能的實(shí)現(xiàn)



按所需軌跡設(shè)置如表2所示的寄存器數(shù)據(jù)，執(zhí)行直線插專用指令F175，便可實(shí)現(xiàn)如圖3所示的直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。
2） 圓弧插補(bǔ)功能的實(shí)現(xiàn)



按所需軌跡設(shè)置如表3所示的寄存器數(shù)據(jù)，執(zhí)行圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)專用指令F176，便可實(shí)現(xiàn)如圖4所示的圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。
2、PLC軟件流程
如圖1所示的軌跡由多段直線和圓弧構(gòu)成，我們首先將整個(gè)圖形從接點(diǎn)處分成一段段的直線和圓弧，然后利用FP∑的直線和圓弧插補(bǔ)功能逐一實(shí)現(xiàn)每段的插補(bǔ)圖形。最終完成整個(gè)插補(bǔ)過程。軟件流程如圖5所示。


編程時(shí)，首先將整個(gè)曲線圖形分成幾段單獨(dú)的直線和圓弧，然后利用PLC的插補(bǔ)功能來進(jìn)行分段的插補(bǔ)。我們利用了PLC內(nèi)部的WR寄存器。它是一個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器，每一位的狀態(tài)都和一個(gè)R寄存器相對應(yīng)。如圖6示，當(dāng)我們將“1”從WR1的最低位移向最高位的過程中，寄存器R10到R1F將依次輪流變?yōu)镺N狀態(tài)。因此，可以利用對WR1移位操作，順次改變寄存器R1X的狀態(tài)，來觸發(fā)每一個(gè)單段的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)曲線運(yùn)動(dòng)，如流程圖（圖6）所示。


四、結(jié)束語：
在該系統(tǒng)開發(fā)過程中，由于充分利用了FP∑強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能，大大縮短了開發(fā)周期，同時(shí)也節(jié)省了開發(fā)費(fèi)用。通過長時(shí)期的使用，用戶反映該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和較高的加工精度。伴隨著PLC技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，F(xiàn)P∑在中小型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。