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)成的接近開關(guān)檢測設(shè)備中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了整個系統(tǒng)的性能。

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

一． 概述：

接近開關(guān)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(jī)，數(shù)控機(jī)床，對刀裝置等場合。對其重復(fù)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(jìn)行篩選，對檢測接近開關(guān)的設(shè)備的定位精度要求高，可靠的穩(wěn)定性，操作簡單，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)組成的檢測系統(tǒng)就能滿足該應(yīng)用需求。

二．接近開關(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，接近開關(guān)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(yīng)頭和光柵尺做垂直方向的運(yùn)動，對移動的精度要求高，響應(yīng)要快。

接近開關(guān)的夾具采用氣動夾緊，實(shí)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(guān)產(chǎn)生影響，且接近開關(guān)之間的距離需要按照接近開關(guān)說明書的安裝距離進(jìn)行安裝，否則，接近開關(guān)之間產(chǎn)生相互干擾，產(chǎn)生誤動作，影響測量的精度。該設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

三．檢測設(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)行測試接近開關(guān)，將接近開關(guān)輸出信號接到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度轉(zhuǎn)換為脈沖，利用PLC的高速計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，轉(zhuǎn)換為實(shí)際的長度。通過多次采樣，多次測量，測量出其重復(fù)定位的誤差。測量時，需要進(jìn)行一次試運(yùn)行，確保被測接近開關(guān)每個都能感應(yīng)到。先進(jìn)行回零，再測量一次，使用HMI取得參考值，然后進(jìn)行測量，經(jīng)過兩個周期的測量后，需要對傳感器進(jìn)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(zhǔn)確）一段時間，再進(jìn)行測量。在性能比較好的接近開關(guān)，一般在上電后50～100ms的時間就能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，有一些性能差的接近開關(guān)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(jī)界面）進(jìn)行人機(jī)對話，兩個交流伺服傳動系統(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：

1）HMI的設(shè)計：

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

運(yùn)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(shè)置畫面：螺距設(shè)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(jī)械誤差校正。

數(shù)據(jù)顯示畫面：當(dāng)前測量的位置，各個接近開關(guān)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(shí)時監(jiān)測。

輸出監(jiān)測畫面：對輸出顯示實(shí)時監(jiān)測。

報警畫面： 顯示當(dāng)前的報警，報警復(fù)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(shè)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(diǎn)回歸和單速定位運(yùn)行等指令，可以用來控制伺服電機(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(shí)際的測量位置。

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

位置控制的開關(guān)信號由GOT1150人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)人機(jī)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(yùn)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(shí)際安裝系統(tǒng)的回零速度來確定。速度在HMI中進(jìn)行設(shè)定，更接近實(shí)際應(yīng)用。

測量過程：開始進(jìn)行回零，試運(yùn)行一次，確保與每個接近開關(guān)可靠的感應(yīng)，防撞措施通過設(shè)定軟件中數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。如果沒有什么問題，就可以開始進(jìn)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(jìn)行測量，每采集一次數(shù)據(jù)，超過誤差發(fā)生警告，當(dāng)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(shè)定對傳感器斷電30分鐘，然后，進(jìn)行下個周期的測量，當(dāng)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(guān)的重復(fù)定位精度時，可以通過軟件設(shè)定對系統(tǒng)進(jìn)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(shí)際運(yùn)行，所檢測的接近開關(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)簡易的高精度系統(tǒng)，可以通過對夾具改裝和軟件設(shè)計，實(shí)現(xiàn)在其他領(lǐng)域的運(yùn)用。