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基于通信方式的三菱伺服绝对值位置控制系统

1引言

 绝对值位置控制系统对于经常使用的点位控制系统来说，是一种非常方便实用

的位置控制方式。一旦原点设置后，完毕每次停电后开机时，这种系统不需要回原

点，大大方便了操作。三菱mr-j2s-a系列的伺服系统和三菱fx2n系列plc是在实际中

经常用到的伺服系统和控制器，本文讨论在某些特殊的应用场合，如何应用它们来构

建一个绝对值位置工业控制系统。

 2控制任务简介

 这是一个实际使用的控制任务，参见图1示意。a点是设备的原始位置，b点是

设备的工作位置。开始工作后，设备以位置控制方式移到工作位置b，然后，设备从b

以速度控制方式点向a点移动。在移动过程中，执行一些其他的任务，当这些任务完

成后在a与b之间的任一位置c点停止。然后以位置控制方式回到原始位置a点，这

样整个工作循环结束。

 2.1控制平台

 三菱j2s-a系列的伺服系统和三菱fx2n系列plc的功能和特性：三菱mr-j2s-a系

列的伺服系统中伺服电机的编码器为每转为131072线的绝对值编码器，伺服驱动器能

够在停电情况下记住伺服电机的当前位置。该伺服系统有位置控制、速度控制和转矩

控制三种运行方式。同时该伺服系统内置绝对位置专用传输协议，如果菱mr-j2s-a系

列的伺服系统工作在位置方式，则可配合fx2n系列plc的dabs（读绝对位置）指令，

在伺服驱动器通电后伺服on（son信号）有效时，plc中读出伺服电机的当前位置。但

仅在son信号接通时的上升沿开始传输当前伺服电机位置一次，在son信号接通以后将

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不再传输伺服电机的当前绝对位置。伺服电机的当前绝对位置由位置控制装置（如

fx2n-1pg模块）根据发出的脉冲数来确定。这实际上是一个开环控制系统。在不发生

报警或者脉冲传输不受到干扰的情况下，整个位置控制系统的位置将不会丢失。如果

工作在速度控制方式则不能在son接通时读取伺服电机的绝对位置，在整个工作过程

中，也无法确定取伺服电机的绝对位置。图2是典型的位置控制系统配置图。

 2.2任务分析

 在本任务中，伺服驱动器将工作在位置控制和速度控制两种方式。a点和b点的

定位操作，要求控制系统必需记住伺服电机的位置，但由于b点与c点之间的速度运

行方式，使得传统的控制系统不能获知伺服电机的位置。因为尽管在位置方式位置

制器能确定伺服电机的位置，但在伺服驱动器从位置方式转变为速度方式后，位置

制器将不起作用，所以也无法确定伺服电机的位置。由于在整个控制过程中，既有位

置控制方式，又有速度控制方式，所以典型的传统控制配置将不能满足本控制任务，

必须采用一种新的控制方式来实现控制。

 3控制方案的硬件配置

 上述问题的基本解决思路是通过plc与伺服驱动器的通讯方式，来实时读取伺服

电机的当前实际位置，这样不管伺服系统处于位置控制方式，还是在速度控制方式，

控制系统都能知道伺服电机的当前位置，从而使系统能正确地定位在a点和b点。通

过查阅资料，我们了解到三菱j2s系列伺服系统除了内置绝对位置专用传输协议外，还

内置了三菱伺服通讯协议；三菱fx2n系列内置了无协议通讯指令（rs指令），所以我

们可使用rs指令根据伺服驱动器的通讯协议来读取电机当前位置。图3是控制系统框

图。

 在图3中，fx2n系列plc为主控制器，扩展特殊模块fx2n-1pg为定位模块，其

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输出为频率和脉冲数可控的定位脉冲。当plc主系统通过通讯方式获得伺服电机当前位

置的前提下，能在定位指令的驱动下，驱动伺服电机到给定位置；扩展特殊模块fx2n-

4da模拟量输出模块，其输出为0到正负10v的电压信号；fx2n-485bd为