实现三菱 PLC 触摸屏控制伺服电机 三菱 PLC 在 plc 行业中一直坚持高规格、高性能，得到很多技术人员的青睐，同时，在与 伺服电机中也有很好的应用，下面以三菱公司的 FX3U-48MT-ES-A 作为控制元件， GT1155-QFBD-C 作为操作元件直接控制三菱伺服电机的具体程序设计 伺服电机又称执行电机，它是控制电机的一种。它是一种用电脉冲信号进行控制的，并将脉 冲信号转变成相应的角位移或直线位移和角速度的执行元件。根据控制对象的不同，由伺服电机 组成的伺服系统一般有三种基本控制方式，即位置控制、速度控制、力矩控制。本系统我们采用 位置控制。 PLC 在自动化控制领域中，应用十分广泛。尤其是近几年 PLC 在处理速度，指令及容量、 单轴控制方面得到飞速的发展，使得 PLC 在控制伺服电机方面也变得简单易行。 1 控制系统中元件的选型 1.1PLC 的选型 因为伺服电机的位移量与输入脉冲个数成正比，伺服电机的转速与脉冲频率成正比，所以我 们需要对电机的脉冲个数和脉冲频率进行精确控制。且由于伺服电机具有无累计误差、跟踪性能 好的优点，伺服电机的控制主要采用开环数字控制系统，通常在使用时要搭配伺服驱动器进行控 制，而伺服电机驱动器采用了大规模集成电路，具有高抗干扰性及快速的响应性。在使用伺服驱 动器时，往往需要较高频率的脉冲，所以就要求所使用的 PLC 能产生高频率脉冲。三菱公司的 FX3U 晶体管输出的 PLC 可以进行 6 点同时 100 kHz 高速计数及 3 轴独立 100 kHz 的定位功 能，并且可以通过基本指令 0.065 μs、PCMIX 值实现了以 4.5 倍的高速度，完全满足了我们 控制伺服电机的要求，所以我们选用 FX3U-48MT-ES-A 型 PLC。 1.2 伺服电机的选型 在选择伺服电机和驱动器时，只需要知道电机驱动负载的转距要求及安装方式即可，我们选 择额定转距为 2.4 N·m，额定转速为 3 000 r/min，每转为 131 072 p/rev 分辨率的三菱公 司 HF-KE73W1-S100 伺服电机，与之配套使用的驱动器我们选用 MR-E-70A-KH003 伺服驱 动器。三菱的此款伺服系统具有 500 Hz 的高响应性，高精度定位，高水平的自动调节，能轻 易实现增益设置，且采用自适应振动抑止控制，有位置、速度和转距三种控制功能，完全满足要 求。 同时我们采用三菱 GT1155-QFBD-C 型触摸屏，对伺服电机进行自动操作控制。 2 PLC 控制系统设计 我们需要伺服电机实现正点、反点、原点回归和自动调节等动作，另外为确保本系统的精 确性我们增加编码器对伺服电机进行闭环控制。PLC 控制系统 I/O 接线图如图 1。 

图 1 I/O 接线图 上图中的公共端的电源不能直接接在输入端的 24 V 电源上。根据控制要求设计了 PLC 控制系 统梯形图如图 2。 图 2 梯形图 M806 控制伺服急停，M801 控制伺服电机原点回归，M802 控制伺服正点，M803 控制 伺服反点，M804 为自动调节，M805 为压力校正即编码器的补偿输入。在电机运行前需要首先 进行原点回归，以确保系统的准确性和稳定性，当 M50 和 M53 同时接通时，伺服电机以 2 kHz 的速度从 Y0 输出脉冲，开始做原点回归动作，当碰到近点信号 M30＝ON 时，变成寸动速度 1 kHz，从 Y0 输出脉冲直到 M30=OFF 后停止。M30 是在自动调节时，电机转动的角度与零点 相等时为 ON。 电机在进行正反点时，我们采用 FX3U 具有的专用表格定位指令 DTBL S1 S2；在使用表 格定位之前，我们首先要在梯形图左边的 PLC parameter（PLC 参数）中进行定位设定。正反 点控制我们采用指令 DRVA S1 S2 D1 D2 绝对定位指令。在自动运行时，我们利用 PLC 内强 大的浮点运算指令，根据系统的多方面参数进行计算；在操作时，我们只需要在触摸屏上设定参 数，伺服电机便根据程序里的运算公式转化成为脉冲信号输出到驱动器,驱动器给电机信号运转。 在伺服电机运行的过程中为确保电机能达到我们需要的精度，我们采用增量式编码器与伺服电机 形成闭环控制，我们把计算到的角度与编码器实际测量角度进行比较，根据结果调整伺服电机的 

脉冲输出，从而实现高精度定位。整个程序我们采用步进指令控制（也可以采用一般指令控制）， 简单方便。 3 伺服系统设置 3.1 伺服驱动器的接线 伺服系统的接线很简单，我们只需要按照规定接入相对应的插头即可。将三相电源线 L1,L2,L3 插头接入 CPN1，将伺服电机插头接入 CN2，将编码器插头接入 CNP2，控制线插头 接入 CN1。我们在调试程序时需要用伺服电机的专用软件，通过 RS422 接口接到伺服系统的 CN3 上即可。 对于 CN1 控制线接法如表 1。 表 1 控制线接法 VIN 名称 引脚号 1 接线 110 OPC 2 110 RES 3 Y2 EMG 8 Y1 ALM 9 60 SG 13 0 PP 23 Y0 NP 25 Y3 3.2 伺服驱动器的参数设定 系统采用定位控制。三菱 MR-E 系列的伺服驱动器，主要有两组参数，一组为基本参数， 另一组为扩展参数，根据本系统要求，我们主要设定基本参数，主要有 NO.0,NO.1,NO.2,NO.3,NO.4,NO.5,NO.7,NO.18,NO.19，扩展参数要根据具体情况进行设 定。 同时我们也可以通过伺服设置软件 SETUP221E 进行参数设置。我们在伺服电机进行调试 过程中建议先设为速度模式，进行伺服电机的点动测试。 4 触摸屏程序设计 建立初始画面，在画面上分别设置按钮开关，在开关上分别写上，压力+、压力-、原点回 归、自动调节、压力校正、伺服急停等字样，其中继电器的对应情况如上所写。控制画面如图 3 和图 4。 图 3 画面设置 

图 4 参数显示 本系统同时还设置有手动调节功能，确保在自动调节出现问题时及时补救。触摸屏上我们 设置了指示灯，可显示此时的工作状态。同时我们在手动和自动指示灯的中间部分，设置了脉冲 的输出指示，即伺服电机的运转指示,当有脉冲输出时,会有“脉冲输出中”的红色指示灯出现。 当无红色指示灯显示时,即表示电机有故障,此时操作者需根据伺服驱动器上显示的异常字母进 行故障查询，简单方便。 5 总结 利用 PLC 可以直接对伺服电机进行位置和速度控制，无需增加定位模块，节约成本。PLC 的 处理速度高，输出脉冲的频率也很高，而且指令也很简单，在系统联机的情况下也可方便地进行 所有指令的修改工作。 本系统通过触摸屏进行调节控制,使操作简单,也减少了在运行过程中的故障查找环节，大大提高 了工作效率。 系统运用一年多来，从未出现故障，稳定性好，且定位精确，为用户节约很多时间。