OMRON PLC与伺服系统在搬运自动化中的应用

    摘要: 本项目采用OMRON公司新型PLC及伺服控制系统，对2台自动化搬运设备进行定位控制，提高了设备的控制精度同时又降低了设备的投资成本，方便了工序的操作。
关键词：可编程控制器  定位模块  伺服放大器  
    引言：随着伺服控制技术的发展，对于过去由液压马达或者变频器进行定位的设备，逐步被控制精度更高的伺服控制系统所取代，不仅仅是因为技术先进，更因为交流伺服控制系统故障率低，操作简单，控制定位精度高等优点极大的提升工厂技术装备的水平，为工厂的质量控制及效益的最大化创造了有力的条件。随着工业技术水平的不断提高，伺服控制也将成为传动和控制的主要方向之一。

1、 系统原理图
    搬运系统在很多的行业有着广泛的应用，我们的生产线对搬运中的要求是定位准确精而且运动频繁故障率低，所以我们选择伺服系统作为控制部件。本系统采用OMRON公司的中型PLC CS1G系列和W系列伺服系统对3台交流伺服电机进行控制，其中2台伺服电机控制水平搬运，1台伺服电机对产品进行翻转。
以下是PLC系统配置示意图：


●伺服放大器接线示意图：


●伺服中继单元及定位模块配置图：
2、硬件配置：
2.1 CPU机架：
    CPU单元选用目前欧姆龙最新型的中型PLC该PLC的优点在于处理速度快通讯能力强等优点，配置如下：CS1G-CPU42H,底板CS1W-BC103,电源单元C200HW-PA204,编程电缆XW2Z-500S-V、输入单元C200H－ID216、输出单元C200H－OD218；以及NT31C系列的人机界面。
    定位模块C200HW－NC413，集电极开路输出，4轴定位控制，高速启动性能，可以使用WINDOWS专用NC支持工具(CX-POSITION),在记忆运转时可以控制100点每轴。
2.2 伺服放大器
●伺服放大器选用R88D-WT50H（5KW）、R88D-WT15H（1。5KW），再生制动电阻R88A－RR22047S。伺服放大器的选择主要是依据系统的负载转距、速度等。对于转动惯量较大的负载，要求安装外接的再生制动电阻，按照发热功率进行选择。
●伺服放大器参数设定：
Pn000：功能选择基本开关设定，电机旋转方向、控制模式       0010
Pn001：功能选择应用开关设定1，电机发生报警时的停机方式    1000
Pn002：应用编码器设定，绝对值编码器、相对值编码器         0100
Pn100：速度闭环增益，调整伺服系统的刚性


Pn101：速度环时间积分常数

Pn102：位置环增益，调整系统的相应性满足机械刚性
Pn103：惯性比率，设定机械系统的惯性和电机惯性的比率
Pn200：定位控制参数设定
Pn201：编码器分辨率设定
Pn202：电子齿轮设定，分子
Pn203：电子齿轮设定，分母
Pn600：再生制动电阻能力
   对于定位控制系统，以上参数必须进行设定及调整，保证设备机械系统的稳定运行，其它参数可以选择默认参数。
3、 软件编制
    ●定位模块C200HW-NC413的参数可以通过编程软件进行设定，也可以通过程序进行传送，本项目采用程序传送，目的是为了保证在模块出现故障时，一般的电气维修人员即可以对模块进行更换，不需要技术人员对参数进行重新设定，以下是X轴参数进行程序设定的样例，Y轴、Z轴、U轴可以参照编写，对不使用的轴参数要进行相应的修改，否则会出现错误报警。
LD P_First_Cycle
MOV(021) #D D20000
MOV(021) #500 D20001
MOV(021) #1 D20002
MOV(021) #0 D20003
'  
LD P_First_Cycle
MOV(021) #60 D20004
MOV(021) #1021 D20005
MOV(021) #C200 D20006
LD P_First_Cycle
MOV(021) #0 D20007
MOV(021) #4250 D20008
MOV(021) #1250 D20009
LD P_First_Cycle
MOV(021) #0 D20010
MOV(021) #0 D20011
MOV(021) #0 D20012
MOV(021) #0 D20013
LD P_First_Cycle
MOV(021) #0 D20014
MOV(021) #2000 D20015
MOV(021) #0 D20016
LD P_First_Cycle
MOV(021) #2000 D20017
MOV(021) #0 D20018
MOV(021) #0 D20019
LD P_First_Cycle
MOV(021) #0 D20020
MOV(021) #1999 D20021
LD P_First_Cycle
MOV(021) #0 D20022
MOV(021) #999 D20023
LD P_First_Cycle
MOV(021) #0 D20024
MOV(021) #0 D20025
MOV(021) #0 D20026
MOV(021) #0 D20027
●搬运机定位控制
    定位控制的方式有两种，一种是直接定位，从CPU 模块直接设定位置数据、速度数据，在NC模块接受动作指令时进行定位。另外一种是记忆运转，把位置数据、速度数据，等和顺序数据用支持工具或者数据传送在NC内部，按照这个顺序进行定位。本项目采用直接控制方式，对搬运机的位置进行控制，程序简单、明了，易于理解。
结束语
本控制系统运行2年来，极大的提高了生产线的稳定性、生产效率，建立了柔性化生产线，满足了不同产品的生产线快速切换。伺服系统优良的控制性能，准确的定位功能，简单的操作，免维护使用，极大的提高了设备的装备水平。
参考文献：
1、 OMRON公司 SYSMAC CS1系列CS1G/H-CPU-E操作手册；
2、 OMRON公司SYSMAC C200HW-NC113/213/413 POSITION CONTROL UNITS OPERATION MANUAL；
3、 OMRON公司OMNUC W SERIES AC SERVOMOTORS/SERVO DRIVERS USERS MANUAL；