摘要：本文介紹了由Fx1N系列PLC，GOT1000系列人機界面和MR-J3系列交流伺服系統(tǒng)構(gòu)成的接近開關檢測設備中的應用，詳細介紹了整個系統(tǒng)的性能。

關鍵詞：HMI PLC 交流伺服系統(tǒng) 接近開關

一． 概述：

接近開關是一種常用的傳感器件，有時用在特殊的場合，例如：數(shù)控雕銑機，數(shù)控機床，對刀裝置等場合。對其重復定位的精度要求很高，穩(wěn)定性好。用在此場合的器件往往需要對其進行篩選，對檢測接近開關的設備的定位精度要求高，可靠的穩(wěn)定性，操作簡單，響應速度快，于是我們就采用由Fx1N系列PLC，GOT1000系列人機界面和MR-J3系列交流伺服系統(tǒng)組成的檢測系統(tǒng)就能滿足該應用需求。

二．接近開關設備的結(jié)構(gòu)

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

X軸主要帶動Y軸系統(tǒng)做水平方向的移動。

Y軸系統(tǒng)帶動感應頭和光柵尺做垂直方向的運動，對移動的精度要求高，響應要快。

接近開關的夾具采用氣動夾緊，實現(xiàn)快速夾緊，提高檢測的效率，夾具系統(tǒng)不能采用鐵質(zhì)的材料。以免對接近開關產(chǎn)生影響，且接近開關之間的距離需要按照接近開關說明書的安裝距離進行安裝，否則，接近開關之間產(chǎn)生相互干擾，產(chǎn)生誤動作，影響測量的精度。該設備的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

三．檢測設備的工作原理

該設備工作原理完全是按照實際的工作狀況進行測試接近開關，將接近開關輸出信號接到PLC，利用PLC輸入中斷功能使Y軸進行停止，由安裝在Y軸上的光柵尺將定位長度轉(zhuǎn)換為脈沖，利用PLC的高速計數(shù)器進行計數(shù)，轉(zhuǎn)換為實際的長度。通過多次采樣，多次測量，測量出其重復定位的誤差。測量時，需要進行一次試運行，確保被測接近開關每個都能感應到。先進行回零，再測量一次，使用HMI取得參考值，然后進行測量，經(jīng)過兩個周期的測量后，需要對傳感器進行斷電（注意：光柵尺和其他的不能斷電，否則，測量數(shù)據(jù)不準確）一段時間，再進行測量。在性能比較好的接近開關，一般在上電后50～100ms的時間就能進入穩(wěn)定狀態(tài)，有一些性能差的接近開關需要5～10分鐘才能穩(wěn)定。整個測量過程通過軟件全自動完成。

四．控制系統(tǒng)簡介

1.控制系統(tǒng)由一個HMI（人機界面）進行人機對話，兩個交流伺服傳動系統(tǒng)（伺服放大器和伺服電機），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)的軟件設計：

1）HMI的設計：

畫面由HMI運行控制，參數(shù)設置，數(shù)據(jù)顯示，輸入監(jiān)測，輸出監(jiān)測，報警畫面，檢測報告等畫面組成。

運行控制畫面：測量系統(tǒng)的手動控制，自動控制，回零，定位功能。

參數(shù)設置畫面：螺距設定，移動距離，回零距離，測量范圍，最小報警誤差，最大報警誤差，機械誤差校正。

數(shù)據(jù)顯示畫面：當前測量的位置，各個接近開關的參考值，最小誤差，最大誤差。

輸入監(jiān)測畫面：對輸入顯示實時監(jiān)測。

輸出監(jiān)測畫面：對輸出顯示實時監(jiān)測。

報警畫面： 顯示當前的報警，報警復位。

檢測報告畫面：對檢測的時間，參考值，最小誤差，最大誤差，誤差范圍，測量次數(shù)，測量結(jié)果。誤差平均值。

2）PLC的程序設計

三菱Fx1N系列PLC單體可以同時輸出2個1相100KHZ的脈沖輸出，具有原點回歸和單速定位運行等指令，可以用來控制伺服電機的運行，定位位置由其輸出高速脈沖進行精確定位。

利用Fx1N系列PLC單體具有1個高速2相30KHZ的高速計數(shù)功能，用來將光柵尺的輸出脈沖轉(zhuǎn)換為實際的測量位置。

利用Fx1N系列PLC輸入中斷功能實現(xiàn)在測量過程中伺服的停止和換向。

位置控制的開關信號由GOT1150人機界面來實現(xiàn)人機對話，通過人工回零和定位，整個的測量過程由系統(tǒng)全自動完成。在測量的過程中，Y軸運行速度對測量精度產(chǎn)生重要影響，速度越慢，測量精度就越高，速度可根據(jù)實際安裝系統(tǒng)的回零速度來確定。速度在HMI中進行設定，更接近實際應用。

測量過程：開始進行回零，試運行一次，確保與每個接近開關可靠的感應，防撞措施通過設定軟件中數(shù)據(jù)實現(xiàn)。如果沒有什么問題，就可以開始進行測量，需要測量一次，為以后測量提供參考值。然后，就可以進行測量，每采集一次數(shù)據(jù)，超過誤差發(fā)生警告，當測量系統(tǒng)發(fā)生故障和誤差報警范圍停止工作。在測量兩個工作周期后，在軟件中設定對傳感器斷電30分鐘，然后，進行下個周期的測量，當測量過程結(jié)束后，自動生成一個測量的報告。

在本系統(tǒng)中，測量接近開關的重復定位精度時，可以通過軟件設定對系統(tǒng)進行校正，保證對系統(tǒng)的高精度需求。

五．結(jié)束語

本系統(tǒng)已經(jīng)通過實際運行，所檢測的接近開關能夠滿足數(shù)控雕銑機的回零精度，這是運用了三菱PLC的一些特殊的功能實現(xiàn)簡易的高精度系統(tǒng)，可以通過對夾具改裝和軟件設計，實現(xiàn)在其他領域的運用。