摘要：本文介紹了由Fx1N系列PLC，GOT1000系列人機(jī)界面和MR-J3系列交流伺服系統(tǒng)構(gòu)成的接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)設(shè)備中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的性能。

關(guān)鍵詞：HMI PLC 交流伺服系統(tǒng) 接近開(kāi)關(guān)

一． 概述：

接近開(kāi)關(guān)是一種常用的傳感器件，有時(shí)用在特殊的場(chǎng)合，例如：數(shù)控雕銑機(jī)，數(shù)控機(jī)床，對(duì)刀裝置等場(chǎng)合。對(duì)其重復(fù)定位的精度要求很高，穩(wěn)定性好。用在此場(chǎng)合的器件往往需要對(duì)其進(jìn)行篩選，對(duì)檢測(cè)接近開(kāi)關(guān)的設(shè)備的定位精度要求高，可靠的穩(wěn)定性，操作簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，于是我們就采用由Fx1N系列PLC，GOT1000系列人機(jī)界面和MR-J3系列交流伺服系統(tǒng)組成的檢測(cè)系統(tǒng)就能滿足該應(yīng)用需求。

二．接近開(kāi)關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)

該設(shè)備的結(jié)構(gòu)主要由X，Y兩軸高精度的滾珠絲杠，接近開(kāi)關(guān)的夾具組成。

X軸主要帶動(dòng)Y軸系統(tǒng)做水平方向的移動(dòng)。

Y軸系統(tǒng)帶動(dòng)感應(yīng)頭和光柵尺做垂直方向的運(yùn)動(dòng)，對(duì)移動(dòng)的精度要求高，響應(yīng)要快。

接近開(kāi)關(guān)的夾具采用氣動(dòng)夾緊，實(shí)現(xiàn)快速夾緊，提高檢測(cè)的效率，夾具系統(tǒng)不能采用鐵質(zhì)的材料。以免對(duì)接近開(kāi)關(guān)產(chǎn)生影響，且接近開(kāi)關(guān)之間的距離需要按照接近開(kāi)關(guān)說(shuō)明書(shū)的安裝距離進(jìn)行安裝，否則，接近開(kāi)關(guān)之間產(chǎn)生相互干擾，產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響測(cè)量的精度。該設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

三．檢測(cè)設(shè)備的工作原理

該設(shè)備工作原理完全是按照實(shí)際的工作狀況進(jìn)行測(cè)試接近開(kāi)關(guān)，將接近開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)接到PLC，利用PLC輸入中斷功能使Y軸進(jìn)行停止，由安裝在Y軸上的光柵尺將定位長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換為脈沖，利用PLC的高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，轉(zhuǎn)換為實(shí)際的長(zhǎng)度。通過(guò)多次采樣，多次測(cè)量，測(cè)量出其重復(fù)定位的誤差。測(cè)量時(shí)，需要進(jìn)行一次試運(yùn)行，確保被測(cè)接近開(kāi)關(guān)每個(gè)都能感應(yīng)到。先進(jìn)行回零，再測(cè)量一次，使用HMI取得參考值，然后進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)兩個(gè)周期的測(cè)量后，需要對(duì)傳感器進(jìn)行斷電（注意：光柵尺和其他的不能斷電，否則，測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確）一段時(shí)間，再進(jìn)行測(cè)量。在性能比較好的接近開(kāi)關(guān)，一般在上電后50～100ms的時(shí)間就能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，有一些性能差的接近開(kāi)關(guān)需要5～10分鐘才能穩(wěn)定。整個(gè)測(cè)量過(guò)程通過(guò)軟件全自動(dòng)完成。

四．控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.控制系統(tǒng)由一個(gè)HMI（人機(jī)界面）進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，兩個(gè)交流伺服傳動(dòng)系統(tǒng)（伺服放大器和伺服電機(jī)），光柵尺和PLC構(gòu)成。

2.控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)：

GOT1150-QBBD-C+Fx1N-40MT+MR-J3-10A+HF-KP13

3.控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)：

1）HMI的設(shè)計(jì)：

畫(huà)面由HMI運(yùn)行控制，參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)顯示，輸入監(jiān)測(cè)，輸出監(jiān)測(cè)，報(bào)警畫(huà)面，檢測(cè)報(bào)告等畫(huà)面組成。

運(yùn)行控制畫(huà)面：測(cè)量系統(tǒng)的手動(dòng)控制，自動(dòng)控制，回零，定位功能。

參數(shù)設(shè)置畫(huà)面：螺距設(shè)定，移動(dòng)距離，回零距離，測(cè)量范圍，最小報(bào)警誤差，最大報(bào)警誤差，機(jī)械誤差校正。

數(shù)據(jù)顯示畫(huà)面：當(dāng)前測(cè)量的位置，各個(gè)接近開(kāi)關(guān)的參考值，最小誤差，最大誤差。

輸入監(jiān)測(cè)畫(huà)面：對(duì)輸入顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

輸出監(jiān)測(cè)畫(huà)面：對(duì)輸出顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

報(bào)警畫(huà)面： 顯示當(dāng)前的報(bào)警，報(bào)警復(fù)位。

檢測(cè)報(bào)告畫(huà)面：對(duì)檢測(cè)的時(shí)間，參考值，最小誤差，最大誤差，誤差范圍，測(cè)量次數(shù)，測(cè)量結(jié)果。誤差平均值。

2）PLC的程序設(shè)計(jì)

三菱Fx1N系列PLC單體可以同時(shí)輸出2個(gè)1相100KHZ的脈沖輸出，具有原點(diǎn)回歸和單速定位運(yùn)行等指令，可以用來(lái)控制伺服電機(jī)的運(yùn)行，定位位置由其輸出高速脈沖進(jìn)行精確定位。

利用Fx1N系列PLC單體具有1個(gè)高速2相30KHZ的高速計(jì)數(shù)功能，用來(lái)將光柵尺的輸出脈沖轉(zhuǎn)換為實(shí)際的測(cè)量位置。

利用Fx1N系列PLC輸入中斷功能實(shí)現(xiàn)在測(cè)量過(guò)程中伺服的停止和換向。

位置控制的開(kāi)關(guān)信號(hào)由GOT1150人機(jī)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，通過(guò)人工回零和定位，整個(gè)的測(cè)量過(guò)程由系統(tǒng)全自動(dòng)完成。在測(cè)量的過(guò)程中，Y軸運(yùn)行速度對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生重要影響，速度越慢，測(cè)量精度就越高，速度可根據(jù)實(shí)際安裝系統(tǒng)的回零速度來(lái)確定。速度在HMI中進(jìn)行設(shè)定，更接近實(shí)際應(yīng)用。

測(cè)量過(guò)程：開(kāi)始進(jìn)行回零，試運(yùn)行一次，確保與每個(gè)接近開(kāi)關(guān)可靠的感應(yīng)，防撞措施通過(guò)設(shè)定軟件中數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。如果沒(méi)有什么問(wèn)題，就可以開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量，需要測(cè)量一次，為以后測(cè)量提供參考值。然后，就可以進(jìn)行測(cè)量，每采集一次數(shù)據(jù)，超過(guò)誤差發(fā)生警告，當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)發(fā)生故障和誤差報(bào)警范圍停止工作。在測(cè)量?jī)蓚€(gè)工作周期后，在軟件中設(shè)定對(duì)傳感器斷電30分鐘，然后，進(jìn)行下個(gè)周期的測(cè)量，當(dāng)測(cè)量過(guò)程結(jié)束后，自動(dòng)生成一個(gè)測(cè)量的報(bào)告。

在本系統(tǒng)中，測(cè)量接近開(kāi)關(guān)的重復(fù)定位精度時(shí)，可以通過(guò)軟件設(shè)定對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，保證對(duì)系統(tǒng)的高精度需求。

五．結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，所檢測(cè)的接近開(kāi)關(guān)能夠滿足數(shù)控雕銑機(jī)的回零精度，這是運(yùn)用了三菱PLC的一些特殊的功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的高精度系統(tǒng)，可以通過(guò)對(duì)夾具改裝和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在其他領(lǐng)域的運(yùn)用。