1.多點定位測試儀控制系統技術要求

　　“多點定位測試儀”是用于特殊加工行業的測試儀器，其工作要求如下：

　　①能實現多點定位，第1代產品要求能夠實現10點定位；以后能夠擴展定位點數。

　　②“定位距離”，“定位速度”能夠任意設定，定位精度0.01mm。

　　③能夠任意選擇“定位點”；

　　④能夠任意設定“測試次數”

　　⑤能夠實現點動，手輪，自動一鍵啟停，緊急停止，中斷運行等功能。

2.控制系統的基本配置

　　2.1控制系統的構成：

　　根據“多點定位測試儀”的技術要求，經過綜合分析，決定其控制系統的構成如圖1：

　　2.2控制系統各部分的功能

　　①以FX2N-20GM2軸定位單元+MR-J2S3伺服系統為核心構成運動定位系統。FX2N-20GM2軸定位單元可以控制2伺服軸做插補運行或獨立運行。

　　②FX2N-20GM2軸定位單元可以連接手輪實現手動精確定位。

　　③主控系統采用FX2N-80MR，該控制器主要控制“多點定位測試儀”的輸入輸出信號，并且作為與觸摸屏（以下簡稱GOT）的鏈接界面。同時用PLC與定位控制單元FX2N-20GM通信，實現對定位單元FX2N-20GM的控制。

　　④用GOT做操作界面，在GOT上可以實現對“定位距離”，“定位速度”的設置。同時可以對“定位位置”進行選擇。可以任意設定“循環次數”。

3.多點定位測試儀運動邏輯分析及運動程序開發

　　3.1多點定位測試儀的定位運動要求

　　多點定位測試儀的定位運動要求如下：

　　定位點共有10點，如圖2：

圖2.  多點定位測試儀的定位運動示意圖

　　測試儀的工作要求是能夠從“當前點位”向“任一點位”運行。而且循環次數可以任意設定。

　　3.2對運動邏輯的分析：

　　測試儀的定位點共有10點，工作臺可能定位在任意一點，如果要求從“當前點位”向“任一點位”運行，則可能有9種運動路徑選擇，如果加上“同號選擇”判斷，整個系統就有10*10=100種運動路徑選擇，這意味著運動程序至少要100個判斷條件+90條運動流程。這樣的運動程序就太復雜了。

　　能不能簡化其運動程序呢？

　　仔細分析測試儀的工作臺運動方式：從“當前點位”到“下一點位”都要先回到Y0位置，再沿“X”軸運行，根據選擇的條件，向“下一點位”運行。

　　這樣如圖2所示在X軸上設置一原點，不管工作臺當前定位在任一點位上，當指令其向“下一點位”運動時都先執行“回原點”動作，再從原點向“下一點位”運動。這樣全部運動流程就可以從90條簡化為9條，這樣就可以大大簡化運動程序的編制，提高了程序安全系數。由于原點選擇在中間位置，從統計學的角度來看，對工作效率影響不多。

　　3.3運動程序的編制

　　三菱定位單元FX2N-20GM是一個可以獨立做運動控制的數控系統。

　　其運動程序可以用編程器編制，也可以用專用軟件編制。編制運動程序的專用指令類似于通用的G代碼指令。

　　3.3.1專用指令型運動程序

　　應用FX2N-20GM專用的運動指令編制的部分“定位運動程序”如下：

　　運動程序 (運動流程選擇部分)

　　N1   LD  M701-----------選擇條件：如果選擇1#位

　　N2   FNC00(P1)-----------跳躍至“P1”指針程序段

　　(………….)

　　N22  LD  M710-----------選擇條件：如果選擇10#位

　　N23   FNC00(P10) -----------跳躍至“P10”指針程序段

　　……….

　　N30  P1---------------------回1#位程序段

　　N31 cod00  Y0  f2000-----------回到“Y軸原點”

　　N32 cod00  X0  f2000---------- 回到“X軸原點”

　　N33 cod00  xD106  fxD108;---- ---回到1#位“X位置”處

    (X位置用D106設置，運行速度用D108設置)

　　N34 cod00 yD110  fyD112; ---- ---回到1#位“Y位置”處

　　(Y位置用D110設置，運行速度用D112設置)

　　N35 M02(END)-----程序結束

3.3.2應用專用編程軟件“FXVPS”編制的運動程序：

　　專用編程軟件“FXVPS”是專門用于FX2N-20GM的圖形式編程軟件，具有運動流程構建方便清楚、特別易于構建多流程運動程序，易于設定參數，方便調試及監控等特點。

　　構建“運動程序”前，必須反復了解客戶要求，大處著眼，先構建好“運動流程”。然后再細化小節部分。不能先做小節再做流程。

 圖3        運動流程

4.定位單元FX2N-20GM與PLC的聯機通信

　　4.1定位單元FX2N-20GM與PLC的聯機通信的專用指令及PLC程序

　　三菱定位單元FX2N-20GM的另一特點是可以與三菱PLC聯機使用，通過使用PLC控制器與FX2N-20GM的通信功能，在PLC控制器一側編制相關的控制程序實現工作模式選擇，發出程序啟動指令，設置定位距離、定位速度，循環次數等數據，以實現系統更柔性化的控制。在本控制系統中，就是采用了“PLC+FX2N-20GM”工作模式。其PLC與“FX2N-20GM”之間的通信程序就是整個PLC程序的關鍵。

　　PLC與“FX2N-20GM”之間進行通信主要是通過PLC的“FROM”，“TO”指令進行。

　　“FROM”指令-----其功能是將“FX2N-20GM”中的信息讀到“PLC”中。

　　“TO”指令-----其功能是將“PLC”中的信息寫入“FX2N-20GM”

　　圖4是PLC程序中的通信部分：

　　圖4中程序第0步是向FX2N-20GM中的“緩沖存儲器BFM”寫入指令。第10步是向FX2N-20GM中的“緩沖存儲器BFM”寫入在觸摸屏上設定的數值。（圖3中的D130）。第20步是讀出FX2N-20GM中的“緩沖存儲器BFM”表示控制器工作狀態的信息。第30步是讀出FX2N-20GM中的“緩沖存儲器BFM”表示M指令的信息。

5.調試期間的問題及解決

　　M指令的使用

　　FX2N-20GM同常規的數控系統一樣，也提供了M指令功能。用以控制外圍設備的動作。在運動程序中發出的“M指令”存放在其“緩沖存儲器BFM--#3”中，通過PLC的FROM指令可以將其讀出圖4中第30步是讀出FX2N-20GM中的“緩沖存儲器BFM”表示M指令的信息。第46步是用M指令驅動外圍設備Y10。

　　使用M指令的關鍵是確定其“完成條件”------即M指令所驅動的對象動作是否執行完成。用“完成條件”啟動“M指令完成信號”。運動程序才能進入下一行。圖4第46步是用M指令驅動外圍設備Y10后，用“M5+Y10”驅動

　　M103，M103就是本程序中規定的“M指令完成信號”

　　在調試過程中，經常遇到執行M指令后，停在“當前行”，不能進入下一行，其關鍵就是在相關的PLC程序中沒有驅動“M指令完成信號”。

6.結語：

　　本控制系統經客戶使用一年，運行效果良好。滿足客戶各運行功能要求。