異構(gòu)PLC實現(xiàn)三菱伺服**位置值的讀取
發(fā)布時間：2012-08-30
異構(gòu)PLC實現(xiàn)三菱伺服**位置值的讀取三菱mr-j2s及mr-j3系列伺服系統(tǒng)內(nèi)置**位置數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通過驅(qū)動器三個輸入和三個輸出數(shù)字量端口與plc的三個輸出三個輸入口相配合，實現(xiàn)伺服電機**位置向plc的傳輸。plc讀取伺服電機的**位置數(shù)據(jù)后，可方便地構(gòu)成一個**位置系統(tǒng)。這在許多情況下，非常有實際應(yīng)用價值。在這里要說明的是，以上所述的**位置傳輸協(xié)議并非是三菱伺服系統(tǒng)本身也具有的通訊協(xié)議。前者是通過伺服驅(qū)動器和plc的數(shù)字i/o口實現(xiàn)的，后者是通過在rs422通訊口實現(xiàn)的。
1.2 **位置讀取
作為配合，三菱fx系列plc也內(nèi)置了**位置讀取指令（dabs指令），可方便地讀取三菱伺服的**位置值。但是在三菱家族的a系列和q系列中并沒有提供**位置讀取指令，當然其它品牌的plc更沒有與之配合的**位置讀取指令了。盡管從三菱的產(chǎn)品線來說，其q系列plc提供了qd75m位置模塊，使用b系列的伺服驅(qū)動器，通過sscnet總線來實現(xiàn)實時的**位置通訊。但是在一些低端應(yīng)用場合及其它品牌plc作為控制器的場合使用其伺服驅(qū)動器**位置傳輸協(xié)議來構(gòu)建**位置系統(tǒng)還是非常有意義的。換言之說，有必要對于fx系列之外的plc，開發(fā)并提供一種對三菱伺服**位置值讀取的的方法。下面我們以三菱q系列plc為例就這一問題展開討論。
2 三菱伺服**位置傳輸協(xié)議
2.1 位置傳輸協(xié)議的信號定義 
圖1是伺服驅(qū)動器與plc的信號連接圖。在本傳輸協(xié)議中，以plc為主機，伺服驅(qū)動器為從機，既plc發(fā)出傳輸指令后啟動傳輸過程。在plc輸出的四個信號中，y0-y2參與了數(shù)據(jù)傳輸，y3并不參與傳輸。y3用于對所構(gòu)建的**位置系統(tǒng)設(shè)置原點。在y0-y2中，y0用于給出伺服開啟信號，y1用于對伺服發(fā)出abs傳輸模式指令，使伺服驅(qū)動器處于數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。這時伺服驅(qū)動器將改變某些輸出端的定義（后述）。y2用于發(fā)出數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼埱?，與“傳輸數(shù)據(jù)準備完畢”信號配合，完成伺服驅(qū)動器發(fā)送數(shù)據(jù)和plc接收數(shù)據(jù)的同步。plc的三個輸入信號x10-x12接收來自伺服驅(qū)動器的輸出信號，x10、x11是兩位位置數(shù)據(jù)信號（bit0、bit1），x12為傳輸數(shù)據(jù)準備完畢信號，是一個同步信號。該三個信號原來在伺服驅(qū)動器內(nèi)另有定義，伺服驅(qū)動器在接收y1給出的傳輸模式指令后自動切換成當前這種功能。
2.2 位置傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)交換說明 
在圖2中，plc給伺服驅(qū)動器同時給出伺服開啟信號sv-on和abs傳輸模式信號abs后，plc和伺服驅(qū)動器將按照下列順序進行進行數(shù)據(jù)傳輸：
（1）伺服驅(qū)動器接到absm信號后，檢測和計算**位置數(shù)據(jù)，切換do1、zsp、tlc的功能為bit0、bit1、數(shù)據(jù)傳輸準備完畢（trd）功能;并將trd置1。
（2） plc接到trd=1的信號后，將abs請求信號absr置1，送到伺服驅(qū)動器。
（3）伺服驅(qū)動器接到absr=1的信號后，在bit0、bit1上輸出二位數(shù)據(jù)，并將trd置0，通知plc，二位數(shù)據(jù)已輸出。plc可以讀數(shù)據(jù)了。
（4） plc接到trd=0的信號后，讀二位數(shù)據(jù)，然后將abs請求信號absr置0，送至伺服驅(qū)動器。
（5）伺服驅(qū)動器接到absr信號=0后，知道plc已將二位數(shù)據(jù)讀取，于是又發(fā)出trd=1信號，準備下一次傳輸。然后重復(fù)（2）-（5），直至將全部32位位置數(shù)據(jù)和6位校驗和數(shù)據(jù)傳輸完畢。
（6） plc收到校驗和數(shù)據(jù)后，將abs傳輸模式absm信號置0。
在上述傳輸過程中plc和伺服驅(qū)動器的信號配合看似比較復(fù)雜 ，其實我們可簡單地用圖3表示。 
2.3 位置數(shù)據(jù)和校驗和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
在傳輸?shù)?8位數(shù)據(jù)中，前32位數(shù)據(jù)是伺服電機的**位置數(shù)據(jù)，后6位數(shù)據(jù)是校驗和數(shù)據(jù)。在表示**位置的前32位數(shù)據(jù)中，按讀入的順序排列為*低二位到*高二位。在表示校驗和的后6位數(shù)據(jù)中，其讀入順序也是從低二位到高二位。該6位校驗數(shù)據(jù)是伺服驅(qū)動器根據(jù)其所傳輸?shù)?*位置值計算出的校驗和。plc對讀入的32位位置數(shù)據(jù)進行校驗和計算，計算的結(jié)果與讀入的6位校驗和數(shù)據(jù)相比較，若相等則說明傳輸正確；否則，則說明傳輸不正確。 
為了實現(xiàn)校驗，必須要了解該傳輸協(xié)議所規(guī)定的計算方法，也即伺服驅(qū)動器內(nèi)部對位置數(shù)據(jù)的計算方法，這樣才能在plc中按照同樣的方法來計算讀入位置數(shù)據(jù)的校驗和。只有按同樣的方法計算得校驗和，其比較才有意義。
例如，伺服驅(qū)動器傳輸?shù)奈恢脭?shù)據(jù)是013acf76h，二進制是“00，00，00，01，00，11，10，10，11，00，11，11，01，11，01，10”。該協(xié)議規(guī)定校驗和計算方法如下：將每2位數(shù)據(jù)相加得，11000b=18h。所以該位置數(shù)據(jù)的校驗和為18h。伺服驅(qū)動器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)32位位置數(shù)據(jù)013acf76h和校驗和數(shù)據(jù)18h。
3 軟件編制
根據(jù)上述對**位置傳輸協(xié)議的分析，我們可以編制相應(yīng)的程序。在編制該程序塊時，為了使本程序?qū)Ω鞣N品牌plc具有參考價值并可進行移植，我們采用了各類plc常用的基本指令和各類plc都支持的功能指令來編制，如圖5所示。 
3.1 程序結(jié)構(gòu)
整個位置讀取程序從功能上說大致由數(shù)據(jù)讀取、校驗和計算、錯誤判別處理三個部分組成，其中校驗和計算可穿插在數(shù)據(jù)讀取程序中。
在數(shù)據(jù)讀取程序段，根據(jù)傳輸協(xié)議規(guī)定的信號邏輯配合關(guān)系，讀取全部32位位置數(shù)據(jù)和6位校驗和數(shù)據(jù)。
在讀取傳輸數(shù)據(jù)的同時，計算32位位置數(shù)據(jù)的校驗和。
全部數(shù)據(jù)讀取完成后，對讀取的校驗和數(shù)據(jù)與計算得到的校驗和數(shù)據(jù)進行比較。若不相同則重新進行傳輸，重復(fù)次數(shù)大于3次，則停止傳輸，并給出報警信號。
在圖5中，σm、σd、σc表示所有的標志位、數(shù)據(jù)寄存器、計數(shù)器，c0、c1用于讀取次數(shù)（即第幾組bit0、bit1數(shù)據(jù)）計數(shù)。c0用于對位置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)讀入次數(shù)判斷，故預(yù)置值為17（比應(yīng)讀次數(shù)16大1）；c1用于對全部數(shù)據(jù)讀入次數(shù)判斷，故預(yù)置值為19（共19次）。c2用于對傳輸出錯重新進行傳輸?shù)拇螖?shù)判斷，故預(yù)置值為3。每次讀入的2位數(shù)據(jù)在存儲時要進行處理，以恢復(fù)其原來定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。詳細的處理指令見后。
3.2 樣板程序
上述程序是以三菱q系列plc為例編制的傳輸程序，由于篇幅所限，我們沒有以梯形圖形式給出程序，而是以語句表形式列出。在上述程序中，m99是傳輸啟動信號，m214是傳輸出錯標志。y0-y2是sv-on、absm、absr信號，x10-x12是bit0、bit1、trd信號。d10是計算校驗和值，d12是**位置數(shù)據(jù)輸出值。m120-m157是存儲38位傳輸數(shù)據(jù)的中間標志位，其中m120-m151用于位置數(shù)據(jù)，m152-m157用于校驗和數(shù)據(jù)。
在該程序中，大多數(shù)指令為簡單的基本指令，僅在讀入數(shù)據(jù)處理時，才使用了wand（邏輯與）、sf（移位）、add（加法）等功能指令。各類其它品牌的plc一般都支持這些指令，所以上述程序的可移植性是比較好的。
對于上述程序，我們著重介紹每次讀入的二位數(shù)據(jù)的處理方法。為了方便說明，相關(guān)程序的梯形圖和說明列出如圖6所示。 
4 應(yīng)用案例
典型的方式如圖7所示。主流plc一般都內(nèi)置脈沖輸出定位功能或者可配置帶有脈沖輸出的定位功能模塊。為了使控制系統(tǒng)和機械運動位置之間建立同步，一般需要回原點。但是如果采用**位置系統(tǒng)，則僅需要在調(diào)試時確定一個原點，以后系統(tǒng)就無需回原點了。當系統(tǒng)開機時，plc執(zhí)行該傳輸程序，通過伺服驅(qū)動器之間的傳輸信號線將伺服當前位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)絧lc中，然后plc將讀到的當前機械位置寫入定位控制系統(tǒng)的當前位置寄存器中。這樣控制系統(tǒng)與機械系統(tǒng)之間就建立了同步關(guān)系。以后，機械系統(tǒng)的當前**位置由plc的位置控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)出的脈沖數(shù)來確定。 
5 結(jié)束語
用普通plc指令實現(xiàn)伺服系統(tǒng)當前**位置讀取，與用rs422口采用通訊方式讀取伺服電機**位置的方式相比，該方式實時性較差一些。但是這種方式在構(gòu)建低端**位置系統(tǒng)應(yīng)用場合，仍具有較大的實際意義。在編制中，考慮到某些plc的低端cpu（如q系列q00cpu）不支持步進指令，所以整個傳輸程序使用普通指令、采用了類似于步進指令的編程方式，程序的可讀性和可移植性都比較好，在使用其它品牌的plc時只需作很少的修改即可。 |
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