科学实践基于FX2N-20GM和FX3U的三轴伺服控制系统设计岳东海葛永康（常州信息职业技术学院）本文介绍利发可视化的程序。摘要院伺服电机是运动控制系统中常用的驱动元件。方法，其中用FX2N-20GM和FX3U对三轴运动平台控制的原理、FX3U系列PLC是三菱公司第三代微型可编程控制FX2N-20GM控制平台XY轴电机，FX3U控制Z轴电机。测试结果器，内置高达K大容量的RAM存储器，内置业界高速表明，控制系统运行稳定、定位精度高，具有广泛通用性。3轴100kHz定位功能(晶处理0.065μS/基本指令，关键词院FX2N-20GMFX3U三轴伺服控制运动平台0引言三轴运动平台因其具有高度的通用性、适用性在工业领域有广泛的应用，为工业生产率及其自动化水平的提高转速快、适应性强、做出重要贡献。伺服电机因其精度高、本平台三轴方稳定性高等特点在控制领域得到广泛应用。向上的运动采用伺服电机驱动，控制器是利用三菱FX3U控制器和FX2N-20GM定位模块。其中FX2N-20GM定位模块控制平台XY轴，FX3U控制Z轴同时作为定位模（TK6070I）对块的上位机和系统的主控单元。威纶触摸屏系统实时监控，完成系统参数的修改和平台运行状况的监控。1FX2N-20GM定位模块和FX3U控制器简介高精度的定位要求，为了满足运动平台高速、本系统采用FX2N-20GM定位模块用于驱动XY轴方向的伺服电机。FX2N-20GM定位单元具有如下特性：①FX2N-20GM可同时控制2根轴进行，可进行直线插补和圆弧插补；②FX2N-20GM可脱离PLC而单独运行；③可.com.cn. All Rights Reserved.以输出最高200kHz的脉冲串，插补时为100kHz；④FX2N-20GM具有绝对位置检测功能和手动脉冲发生器的（FX-VPS-E）开连接功能；⑤可用流程图形式的编程软件，2.2水位采集模块内部均匀下位机的水位采集装置使用密封的塑料管，的放置10个干簧管，间隔5cm，每个干簧管与一个电阻产生串联，阻值分别是100Ω到1KΩ，不同干簧管导通，浮子上安装一个条的阻值不同。塑料管外部套一个浮子，浮子上的形磁铁，磁铁长度为6cm，当水位上升或下降时，磁铁也跟着上下移动，使得不同位置的干簧管闭合或断开，这样塑料管内部对外输出的电阻阻值也就发生变化，两端连上电源就会得到相对应的电压值，通过测量电压值，就可得到浮子的位置即水位。水位采集装置得到的电压值需要经过模数转换芯片转换成数字量，本设计采用市场上常见的ADC0809芯片将模拟量转换成数字量。ADC0809是8位八通道逐次逼逐次逼近式A/D转换近式A/D转换器，主要由输入通道，器和三态输出锁存器组成。在硬件上将采集到的电压输入某一个通道，通过程序打开此通道将模拟量进行输入采最后通过数据集，之后通过查询方式查询转换是否完成，输出线将数据读走。3软件程序设计软件设计也分为下位机软件设计和上位机软件设计采用以下两部分。为了保证它们之间数据传输的准确性，321（上接第320页）体管输出型)。本系统采用PLC型号为，用FX3U-48MT/ES-A（内置24入/24出，晶体管漏型）于控制运动平台Z轴方向伺服电机。2三轴伺服控制系统的硬件设计FX2N-20GM脉冲发生单元，通过给X轴，Y轴伺服电机驱动器发脉冲，控制两台伺服电机，可实现两轴（XY轴）精确定位。三菱FX3U-48MT高速脉冲输出端口Y2实现Z轴精确定位。系统向Z轴伺服电机驱动器发脉冲，选用FX2N-48MT作为主控单元，利用连接电缆FX2N-GM-5EC实现FX3U与20GM之间的数据交换。（TK6070I）与FX3U-48MT通讯连接，用于系威纶触摸屏统参数设定和运行情况监控。硬件配置列表如表1所示：表1系统硬件配置清单名称可编程控制器定位模块触摸屏X轴伺服马达含驱动Y轴伺服马达含驱动Z轴伺服马达含驱动型号三菱FX3U-48MT三菱FX2N-20GM威纶TK6070IHF-KP73，MR-J3-70AHF-KP43，MR-J3-40AHF-MFS-23B，MR-J2s-20A数量1111套1套1套如图1所示。硬件控制系统原理图，先发送读命令，指定的从机的通信协议：主机读取数据时，主机未收到或收到的数向主机返回数据，若规定时间内，水位采集子据有误，则重发读命令。下位机程序主要包括：程序，显示子程序，数据传输子程序和最后集成的主程序。上位机程序主要包括：显示子程序，按键子程序，数据传输子程序，存储子程序和最后集成的主程序。4结束语本设计详细介绍了基于ATS51单片机、ADC0809模数转换器和AT24C256串口存储芯片开发的一个水渠水位远程监控系统，可以在农业灌溉中推广使用。此系统具有扩费用低廉，覆盖范围广等优展性强，远距离数据传输稳定，更可以大大节约施工成本。点，如果和无线传输技术相结合，另外，此系统的设计对远程监控其它物理量具有指导性意义。参考文献院曹洪军.灌区地下水水位远程监测系统上位机[1]尹淑欣，王雪，软件的设计与实现[J].黑龙江八一农垦大学学报，2012（10）：76-79.金明.基于RS-485总线的分布式水位监测系[2]唐振，宋天武，统设计[J].湖北科技学院学报，2013（8）：211，212.[3]张翼翔.基于单片机的高精度水位监控仪的设计[J].微计算机信息，2008（24）：155，156，144.作者简介院刘瑞涛(1979-)袁男袁河北石家庄人袁实训室主任袁讲师袁主要从事微控制技术应用遥科学实践3三轴伺服控制系统的软件设计如表2所示：本系统地址定义一览表，表2PLC地址定义一览表地址D100D102D1003M44M45M46M24M25M26M305M308M307M300M42意义（mm）X轴位置（mm）Y轴位置Z轴位置（mm）X轴回零X轴正向点动X轴反向点动Y轴回零Y轴正向点动Y轴反向点动Z轴回零Z轴正向点动Z轴反向点动自动运行停止信号备注PLC->触摸屏PLC->触摸屏PLC->触摸屏触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块触摸屏->PLC->定位模块（FX3U）可编程逻辑控制器Y2（TK6070I）触摸屏FX2N-GM-5EC线性模组Z轴伺服驱动器定位模块（FX2N-20GM）线性模组X轴伺服驱动器线性模组Y轴伺服驱动器Y轴伺服电机X轴伺服电机Z轴伺服电机图1硬件控制系统原理图控制系统的电气接线原理如图2所示，该原理图中为体现各个模块的外部电源接线。本系统中FX3U为主控单元，触摸屏通过读取和修改系统速根据运动平台丝杠螺距、伺服电机额定转速、触摸屏PLC内部相关寄存器来监控运动平台的运行情况。设定FX2N-20GM相关参数，包括定单元用于显度等外部条件，监控画面如图3所示，画面中“实时位置监控”系统的软件设计包括PLC控“手动操作面板”单元用于实位参数I/O参数和系统参数。示运动平台三轴的实时位置。现运动平台的三个方向的手动操作。、、制程序和20GM的定位程序编写两部分，其中20GM程PLC程序编制主要程序的自序编写主要针对XY轴伺服电机控制，、、用于三轴的手动回零、完成Z轴伺服电机的控制。利用PLC的FROM指令可以动运行及瞬时停止操作。把20GM的#BFM中存储的内容读到PLC中，利用TO.com.cn. All Rights Reserved.指令可以把PLC的寄存器中内容写#BFM中。20GM的各种参数也和特殊功能寄存器相对应两个单元连接后，通过对#BFM的读写可以设定诸如位移操作速度之类的定位数据，也可以设定定位单元的参数，还可以监控当前位置。20GM提供了丰富的指令方便用户对电机的控制，定位程序由cod定位指令和顺序指令m码组成。cod指令实现定如cod02代表顺时针圆弧插补定位，顺序指令用位操作，如AND代表串联连接CJ代表条来逻辑运算和程序控制，件转移等，m码用来驱动各种协助定位操作的辅助设备。图3触摸屏监控画面4结束语可在Z轴固定不同机构，通过PLC和根据实际要求，20GM的混合编程可实现复杂的运行动作。经过现场测试，系统运行稳定、定位精度高，具有伺服放大器广泛通用性。D类接地零点信号(PG0)伺服准备好转矩中（ALM伺服故障零速度伺服ON复位异常停止正转限位2反转限位2脉冲方向清零信号FX可编程控制器图2控制系统电气接线原理图定位结束(INP)参考文献院[1]巫莉.电气控制与PLC应用[M].北京:中国电力出版社，2008.[2]王月芹.基于PLC机械手控制系统设计与实现[J].机电产品开发与创新，2011.05.[3]薛永风等.基于FX2N-20GM的双轴步进控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术，2011.09.[4]三菱FX2N-10GM-20GM编程手册.基金项目院*江苏省常州市科技支撑计划项目渊CE20120088冤遥作者简介院岳东海渊1974-冤袁高级工程师袁研究方向院机电控制技术遥322
