FM354定位模塊控制式進給軸在我廠中的應(yīng)用

朱豐光+++黎文淼+++李洪濱

摘 要：FM354定位模塊在我廠鐓粗機中用于進給軸的控制，負(fù)責(zé)鋼管進出鐓粗機。動作過程是先是進給軸快速前進，到達一定的距離轉(zhuǎn)為慢速，再慢速走完剩余距離停止，加工完成后，先是快速回退，然后減速停止，再轉(zhuǎn)到下一個工序。各進退動作由FM354定位模塊控制日本三菱伺服驅(qū)動器及伺服電機完成。文章分析了FM354定位模塊控制式進給軸的構(gòu)成，三菱伺服電機與伺服驅(qū)動器的調(diào)試匹配，F(xiàn)M354定位模塊對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的控制編程。

關(guān)鍵詞：FM354定位模塊；伺服電機；伺服驅(qū)動器

1 FM354定位模塊控制式進給軸的構(gòu)成

（1）FM354模塊6ES7 354-1AH01-0AE0用于伺服電機的定位；（2）20針的前連接器；（3）日本三菱伺服驅(qū)動器MR-J2S-200A；（4）日本三菱伺服電機HC-SFS121；（5）FM354模塊X2接口與日本三菱伺服驅(qū)動器之間的連接電纜；（6）FM354模塊X3接口與伺服編碼器口的連接電纜；（7）S7-300CPU用于控制進退停止動作；（8）西門子相關(guān)組態(tài)編程軟件。

2 伺服電機與伺服驅(qū)動器的調(diào)試匹配

三菱伺服驅(qū)動器要求的進線電源為三相AC200V-230V，在我國使用需加裝三相AC380 V變AC220 V變壓器，在按圖紙說明進行線路連接過程中伺服驅(qū)動器的伺服電機動力端子（U，V，W）和伺服電機的電源輸入端子（U，V，W）相位必須一致。接線檢查無誤后，接通電源進行伺服控制器參數(shù)設(shè)定， MR-J2S-200A伺服驅(qū)動器在參數(shù)的安全及使用頻率的考慮之下，將參數(shù)區(qū)分為基本參數(shù)（No.0--19）擴展參數(shù)1（No.20--49）及擴展參數(shù)2（No.50--84）出廠設(shè)定為基本參數(shù)部分可供用戶設(shè)定修改，擴展參數(shù)不能設(shè)定修改。若有增益調(diào)整或更詳細(xì)的調(diào)整時，改變參數(shù)No.19的設(shè)定值，就可以修改擴展參數(shù)，當(dāng)No.19為0000時只能設(shè)定修改基本參數(shù)，當(dāng)No.19為000E時基本參數(shù)擴展參數(shù)都可以修改。修改參數(shù)的方法是：按“MODE”按鈕，顯示設(shè)定參數(shù)畫面，顯示參數(shù)號后按UP、 DOWN 按鈕改變參數(shù)號按SET2次指定參數(shù)的設(shè)定值閃爍使用UP DOWN改變設(shè)定值再按SET確定就完成了對參數(shù)的修改。

我廠使用的是位置控制模式，No.0設(shè)定為0000是不使用再生制動選件的位置模式，No.1設(shè)定0002為選用增量型編碼器，No.2設(shè)定0105是自動調(diào)諧模式自動調(diào)諧應(yīng)答頻率為35Hz，內(nèi)部速度指令No.8 為100、No.9為500、No.10為1000加減速時間常數(shù)No.11為50、 No.12為49。以上參數(shù)需斷電重起才能生效。啟動時，先以低速運轉(zhuǎn)確定方向，動作不對時檢查輸入信號，此三菱伺服控制器能依據(jù)模式適應(yīng)控制，內(nèi)置即時自動調(diào)整功能，因此伺服在運轉(zhuǎn)時會自動調(diào)整增益，不用再作一般的增益調(diào)整。自動調(diào)整模式調(diào)整的參數(shù)有位置控制增益No.6，負(fù)載慣性比No.34，位置增益2 No.35，速度控制增益No.36，No.37以及速度積分補償No.38，參數(shù)No.2的第1位是設(shè)定伺服系統(tǒng)整體的應(yīng)答，應(yīng)答頻率設(shè)定較大時，對指令的跟隨性及整定時間較短，但過大時，易發(fā)生振動，設(shè)置應(yīng)答性時以不發(fā)生振動為原則。這樣通過以上方法步驟完成伺服電機與伺服驅(qū)動器的調(diào)試匹配。

3 FM354定位模塊對伺服系統(tǒng)的控制

FM354用模擬驅(qū)動接口（-10到+10V）控制三菱伺服驅(qū)動器。用增量型編碼器來確定進給軸的位置，利用位置來修正輸出電壓。

3.1 接線和安裝

FM354模塊的模擬驅(qū)動接口X2與三菱伺服驅(qū)動器的模擬量給定接口相連，F(xiàn)M354模塊的反饋編碼器接口X3與伺服的編碼器口相連。在上位機安裝STEP7編程軟件及FM354的組態(tài)軟件并進行硬件組態(tài)如圖1所示并配置參數(shù)。

3.2 程序編制

FM354參數(shù)的軟件包里包含了應(yīng)用FM354相關(guān)的功能塊FC0、FC1、FC2、FC3和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（UDT），復(fù)制、粘貼以上程序塊到S7-300站項目的程序塊Block下。使用UDT生成數(shù)據(jù)塊DB1，然后根據(jù)進給軸進退的具體情況，編寫運動控制程序。根據(jù)生產(chǎn)流程確定快速模式、慢速模式的需要條件即以上各M點，接著根據(jù)流程設(shè)定進給軸的快速值"DB_FM".CLEVEL_1慢速值"DB_FM".CLEVEL_2方向"DB_FM".DIR_P并編寫354模塊使能開啟及開啟模式所需要的條件。

編碼器的反饋值通過"DB_FM".ACT_VAL讀取，滿足喂入條件時伺服電機正向啟動并高速運行，編碼器開始記數(shù)，當(dāng)送進（記數(shù)）約70%時，伺服電機慢速運行直到記數(shù)停止，伺服電機處于制動狀態(tài)喂入停止，加工完成滿足退出條件后伺服電機反向啟動并高速運行，伺服電機編碼器開始倒記脈沖，記數(shù)減少到30%左右時，伺服電機減速運動直至記數(shù)停止，伺服電機保持制動狀態(tài)。根據(jù)以上工藝編寫出相應(yīng)的前進減速點程序：

同理可編寫出前進停止、后退減速、后退停止S7相應(yīng)控制程序，從而完成整個由FM354為主導(dǎo)三菱伺服驅(qū)動器及電機等共同構(gòu)成的進給軸控制

4 結(jié)束語

FM354定位模塊控制式進給軸不但能實現(xiàn)點到點的定位，并且響應(yīng)速度和精度優(yōu)良是高速機械設(shè)備定位任務(wù)的理想解決方案。endprint

摘 要：FM354定位模塊在我廠鐓粗機中用于進給軸的控制，負(fù)責(zé)鋼管進出鐓粗機。動作過程是先是進給軸快速前進，到達一定的距離轉(zhuǎn)為慢速，再慢速走完剩余距離停止，加工完成后，先是快速回退，然后減速停止，再轉(zhuǎn)到下一個工序。各進退動作由FM354定位模塊控制日本三菱伺服驅(qū)動器及伺服電機完成。文章分析了FM354定位模塊控制式進給軸的構(gòu)成，三菱伺服電機與伺服驅(qū)動器的調(diào)試匹配，F(xiàn)M354定位模塊對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的控制編程。

關(guān)鍵詞：FM354定位模塊；伺服電機；伺服驅(qū)動器

1 FM354定位模塊控制式進給軸的構(gòu)成

（1）FM354模塊6ES7 354-1AH01-0AE0用于伺服電機的定位；（2）20針的前連接器；（3）日本三菱伺服驅(qū)動器MR-J2S-200A；（4）日本三菱伺服電機HC-SFS121；（5）FM354模塊X2接口與日本三菱伺服驅(qū)動器之間的連接電纜；（6）FM354模塊X3接口與伺服編碼器口的連接電纜；（7）S7-300CPU用于控制進退停止動作；（8）西門子相關(guān)組態(tài)編程軟件。

2 伺服電機與伺服驅(qū)動器的調(diào)試匹配

三菱伺服驅(qū)動器要求的進線電源為三相AC200V-230V，在我國使用需加裝三相AC380 V變AC220 V變壓器，在按圖紙說明進行線路連接過程中伺服驅(qū)動器的伺服電機動力端子（U，V，W）和伺服電機的電源輸入端子（U，V，W）相位必須一致。接線檢查無誤后，接通電源進行伺服控制器參數(shù)設(shè)定， MR-J2S-200A伺服驅(qū)動器在參數(shù)的安全及使用頻率的考慮之下，將參數(shù)區(qū)分為基本參數(shù)（No.0--19）擴展參數(shù)1（No.20--49）及擴展參數(shù)2（No.50--84）出廠設(shè)定為基本參數(shù)部分可供用戶設(shè)定修改，擴展參數(shù)不能設(shè)定修改。若有增益調(diào)整或更詳細(xì)的調(diào)整時，改變參數(shù)No.19的設(shè)定值，就可以修改擴展參數(shù)，當(dāng)No.19為0000時只能設(shè)定修改基本參數(shù)，當(dāng)No.19為000E時基本參數(shù)擴展參數(shù)都可以修改。修改參數(shù)的方法是：按“MODE”按鈕，顯示設(shè)定參數(shù)畫面，顯示參數(shù)號后按UP、 DOWN 按鈕改變參數(shù)號按SET2次指定參數(shù)的設(shè)定值閃爍使用UP DOWN改變設(shè)定值再按SET確定就完成了對參數(shù)的修改。

我廠使用的是位置控制模式，No.0設(shè)定為0000是不使用再生制動選件的位置模式，No.1設(shè)定0002為選用增量型編碼器，No.2設(shè)定0105是自動調(diào)諧模式自動調(diào)諧應(yīng)答頻率為35Hz，內(nèi)部速度指令No.8 為100、No.9為500、No.10為1000加減速時間常數(shù)No.11為50、 No.12為49。以上參數(shù)需斷電重起才能生效。啟動時，先以低速運轉(zhuǎn)確定方向，動作不對時檢查輸入信號，此三菱伺服控制器能依據(jù)模式適應(yīng)控制，內(nèi)置即時自動調(diào)整功能，因此伺服在運轉(zhuǎn)時會自動調(diào)整增益，不用再作一般的增益調(diào)整。自動調(diào)整模式調(diào)整的參數(shù)有位置控制增益No.6，負(fù)載慣性比No.34，位置增益2 No.35，速度控制增益No.36，No.37以及速度積分補償No.38，參數(shù)No.2的第1位是設(shè)定伺服系統(tǒng)整體的應(yīng)答，應(yīng)答頻率設(shè)定較大時，對指令的跟隨性及整定時間較短，但過大時，易發(fā)生振動，設(shè)置應(yīng)答性時以不發(fā)生振動為原則。這樣通過以上方法步驟完成伺服電機與伺服驅(qū)動器的調(diào)試匹配。

3 FM354定位模塊對伺服系統(tǒng)的控制

FM354用模擬驅(qū)動接口（-10到+10V）控制三菱伺服驅(qū)動器。用增量型編碼器來確定進給軸的位置，利用位置來修正輸出電壓。

3.1 接線和安裝

FM354模塊的模擬驅(qū)動接口X2與三菱伺服驅(qū)動器的模擬量給定接口相連，F(xiàn)M354模塊的反饋編碼器接口X3與伺服的編碼器口相連。在上位機安裝STEP7編程軟件及FM354的組態(tài)軟件并進行硬件組態(tài)如圖1所示并配置參數(shù)。

3.2 程序編制

FM354參數(shù)的軟件包里包含了應(yīng)用FM354相關(guān)的功能塊FC0、FC1、FC2、FC3和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（UDT），復(fù)制、粘貼以上程序塊到S7-300站項目的程序塊Block下。使用UDT生成數(shù)據(jù)塊DB1，然后根據(jù)進給軸進退的具體情況，編寫運動控制程序。根據(jù)生產(chǎn)流程確定快速模式、慢速模式的需要條件即以上各M點，接著根據(jù)流程設(shè)定進給軸的快速值"DB_FM".CLEVEL_1慢速值"DB_FM".CLEVEL_2方向"DB_FM".DIR_P并編寫354模塊使能開啟及開啟模式所需要的條件。

編碼器的反饋值通過"DB_FM".ACT_VAL讀取，滿足喂入條件時伺服電機正向啟動并高速運行，編碼器開始記數(shù)，當(dāng)送進（記數(shù)）約70%時，伺服電機慢速運行直到記數(shù)停止，伺服電機處于制動狀態(tài)喂入停止，加工完成滿足退出條件后伺服電機反向啟動并高速運行，伺服電機編碼器開始倒記脈沖，記數(shù)減少到30%左右時，伺服電機減速運動直至記數(shù)停止，伺服電機保持制動狀態(tài)。根據(jù)以上工藝編寫出相應(yīng)的前進減速點程序：

同理可編寫出前進停止、后退減速、后退停止S7相應(yīng)控制程序，從而完成整個由FM354為主導(dǎo)三菱伺服驅(qū)動器及電機等共同構(gòu)成的進給軸控制

4 結(jié)束語

FM354定位模塊控制式進給軸不但能實現(xiàn)點到點的定位，并且響應(yīng)速度和精度優(yōu)良是高速機械設(shè)備定位任務(wù)的理想解決方案。endprint

摘 要：FM354定位模塊在我廠鐓粗機中用于進給軸的控制，負(fù)責(zé)鋼管進出鐓粗機。動作過程是先是進給軸快速前進，到達一定的距離轉(zhuǎn)為慢速，再慢速走完剩余距離停止，加工完成后，先是快速回退，然后減速停止，再轉(zhuǎn)到下一個工序。各進退動作由FM354定位模塊控制日本三菱伺服驅(qū)動器及伺服電機完成。文章分析了FM354定位模塊控制式進給軸的構(gòu)成，三菱伺服電機與伺服驅(qū)動器的調(diào)試匹配，F(xiàn)M354定位模塊對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的控制編程。

關(guān)鍵詞：FM354定位模塊；伺服電機；伺服驅(qū)動器

1 FM354定位模塊控制式進給軸的構(gòu)成

（1）FM354模塊6ES7 354-1AH01-0AE0用于伺服電機的定位；（2）20針的前連接器；（3）日本三菱伺服驅(qū)動器MR-J2S-200A；（4）日本三菱伺服電機HC-SFS121；（5）FM354模塊X2接口與日本三菱伺服驅(qū)動器之間的連接電纜；（6）FM354模塊X3接口與伺服編碼器口的連接電纜；（7）S7-300CPU用于控制進退停止動作；（8）西門子相關(guān)組態(tài)編程軟件。

2 伺服電機與伺服驅(qū)動器的調(diào)試匹配

三菱伺服驅(qū)動器要求的進線電源為三相AC200V-230V，在我國使用需加裝三相AC380 V變AC220 V變壓器，在按圖紙說明進行線路連接過程中伺服驅(qū)動器的伺服電機動力端子（U，V，W）和伺服電機的電源輸入端子（U，V，W）相位必須一致。接線檢查無誤后，接通電源進行伺服控制器參數(shù)設(shè)定， MR-J2S-200A伺服驅(qū)動器在參數(shù)的安全及使用頻率的考慮之下，將參數(shù)區(qū)分為基本參數(shù)（No.0--19）擴展參數(shù)1（No.20--49）及擴展參數(shù)2（No.50--84）出廠設(shè)定為基本參數(shù)部分可供用戶設(shè)定修改，擴展參數(shù)不能設(shè)定修改。若有增益調(diào)整或更詳細(xì)的調(diào)整時，改變參數(shù)No.19的設(shè)定值，就可以修改擴展參數(shù)，當(dāng)No.19為0000時只能設(shè)定修改基本參數(shù)，當(dāng)No.19為000E時基本參數(shù)擴展參數(shù)都可以修改。修改參數(shù)的方法是：按“MODE”按鈕，顯示設(shè)定參數(shù)畫面，顯示參數(shù)號后按UP、 DOWN 按鈕改變參數(shù)號按SET2次指定參數(shù)的設(shè)定值閃爍使用UP DOWN改變設(shè)定值再按SET確定就完成了對參數(shù)的修改。

我廠使用的是位置控制模式，No.0設(shè)定為0000是不使用再生制動選件的位置模式，No.1設(shè)定0002為選用增量型編碼器，No.2設(shè)定0105是自動調(diào)諧模式自動調(diào)諧應(yīng)答頻率為35Hz，內(nèi)部速度指令No.8 為100、No.9為500、No.10為1000加減速時間常數(shù)No.11為50、 No.12為49。以上參數(shù)需斷電重起才能生效。啟動時，先以低速運轉(zhuǎn)確定方向，動作不對時檢查輸入信號，此三菱伺服控制器能依據(jù)模式適應(yīng)控制，內(nèi)置即時自動調(diào)整功能，因此伺服在運轉(zhuǎn)時會自動調(diào)整增益，不用再作一般的增益調(diào)整。自動調(diào)整模式調(diào)整的參數(shù)有位置控制增益No.6，負(fù)載慣性比No.34，位置增益2 No.35，速度控制增益No.36，No.37以及速度積分補償No.38，參數(shù)No.2的第1位是設(shè)定伺服系統(tǒng)整體的應(yīng)答，應(yīng)答頻率設(shè)定較大時，對指令的跟隨性及整定時間較短，但過大時，易發(fā)生振動，設(shè)置應(yīng)答性時以不發(fā)生振動為原則。這樣通過以上方法步驟完成伺服電機與伺服驅(qū)動器的調(diào)試匹配。

3 FM354定位模塊對伺服系統(tǒng)的控制

FM354用模擬驅(qū)動接口（-10到+10V）控制三菱伺服驅(qū)動器。用增量型編碼器來確定進給軸的位置，利用位置來修正輸出電壓。

3.1 接線和安裝

FM354模塊的模擬驅(qū)動接口X2與三菱伺服驅(qū)動器的模擬量給定接口相連，F(xiàn)M354模塊的反饋編碼器接口X3與伺服的編碼器口相連。在上位機安裝STEP7編程軟件及FM354的組態(tài)軟件并進行硬件組態(tài)如圖1所示并配置參數(shù)。

3.2 程序編制

FM354參數(shù)的軟件包里包含了應(yīng)用FM354相關(guān)的功能塊FC0、FC1、FC2、FC3和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（UDT），復(fù)制、粘貼以上程序塊到S7-300站項目的程序塊Block下。使用UDT生成數(shù)據(jù)塊DB1，然后根據(jù)進給軸進退的具體情況，編寫運動控制程序。根據(jù)生產(chǎn)流程確定快速模式、慢速模式的需要條件即以上各M點，接著根據(jù)流程設(shè)定進給軸的快速值"DB_FM".CLEVEL_1慢速值"DB_FM".CLEVEL_2方向"DB_FM".DIR_P并編寫354模塊使能開啟及開啟模式所需要的條件。

編碼器的反饋值通過"DB_FM".ACT_VAL讀取，滿足喂入條件時伺服電機正向啟動并高速運行，編碼器開始記數(shù)，當(dāng)送進（記數(shù)）約70%時，伺服電機慢速運行直到記數(shù)停止，伺服電機處于制動狀態(tài)喂入停止，加工完成滿足退出條件后伺服電機反向啟動并高速運行，伺服電機編碼器開始倒記脈沖，記數(shù)減少到30%左右時，伺服電機減速運動直至記數(shù)停止，伺服電機保持制動狀態(tài)。根據(jù)以上工藝編寫出相應(yīng)的前進減速點程序：

同理可編寫出前進停止、后退減速、后退停止S7相應(yīng)控制程序，從而完成整個由FM354為主導(dǎo)三菱伺服驅(qū)動器及電機等共同構(gòu)成的進給軸控制

4 結(jié)束語

FM354定位模塊控制式進給軸不但能實現(xiàn)點到點的定位，并且響應(yīng)速度和精度優(yōu)良是高速機械設(shè)備定位任務(wù)的理想解決方案。endprint