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三菱plc本体写插补!
发布时间:2025-09-06        浏览次数:1        返回列表

三菱 PLC 本体写插补功能主要依赖支持运动控制的 PLC 系列(如 FX5U、Q 系列带运动控制模块、L 系列),核心通过内置运动控制指令(如 FX5U 的PLSV/DRVI基础指令,或 Q 系列的MC_MoveLinear等 MC 协议指令)实现线性插补(2 轴直线运动) 或圆弧插补(2 轴圆弧运动) ,本体能否直接写插补需先明确 PLC 型号的运动控制能力:

一、前提:判断三菱 PLC 本体是否支持插补

并非所有三菱 PLC 都能直接写插补,需满足 “内置脉冲输出轴数≥2 轴” 且 “支持插补指令集”,常见型号支持情况如下:


PLC 系列本体插补支持情况核心能力(轴数 / 插补类型)
FX5U支持(本体最多 4 轴脉冲输出,需启用运动控制功能)2 轴线性插补、2 轴圆弧插补(最高 200kHz 脉冲频率)
Q 系列本体无插补功能,需扩展运动控制模块(如 Q172HCPU、Q173DCPU)或定位模块(QJ71LP21)最多 8 轴线性插补、4 轴圆弧插补(支持多轴联动)
L 系列部分型号支持(如 L02CPU-LW,本体 2 轴脉冲输出)2 轴线性插补(无圆弧插补,需扩展模块)
FX3U/FX3GA本体不支持插补(仅单轴脉冲输出,无插补指令)需外接定位模块(如 FX3U-20SSC-H)实现 2 轴插补


核心结论FX5U 是三菱中小型 PLC 中唯一支持本体插补的系列,适合低成本 2 轴插补场景(如小型数控车床、点胶机);若需多轴插补,需选择 Q 系列 + 运动控制模块。以下以最常用的FX5U 本体 2 轴线性插补为例,讲解从参数配置到程序编写的完整流程。

二、FX5U 本体 2 轴线性插补实现(基础案例:平面内两点间直线运动)

线性插补的核心是 “两轴按设定速度同步运动,确保合成轨迹为直线”,需先配置脉冲输出参数,再用专用插补指令编写程序。

1. 硬件准备与接线(2 轴伺服 / 步进电机)

硬件设备功能说明接线逻辑(FX5U 本体脉冲输出端)
FX5U PLC(如 FX5U-32MR/ES)输出插补脉冲,控制两轴运动轴 1(X 轴):脉冲端 Y0,方向端 Y1;轴 2(Y 轴):脉冲端 Y2,方向端 Y3
2 台伺服驱动器(如 MR-J5-40A)接收脉冲信号,驱动伺服电机驱动器脉冲输入(PULS)接 FX5U Y0/Y2,方向输入(SIGN)接 Y1/Y3
2 台伺服电机(如 HF-KN43J)执行插补运动(X 轴、Y 轴)与驱动器匹配,电机编码器反馈接驱动器(形成闭环)
24V 开关电源给伺服驱动器控制信号供电电源正接驱动器 DC24V,电源地接 FX5U GND(共地!)


接线关键:X 轴、Y 轴的脉冲线(Y0→PULS1,Y2→PULS2)需用屏蔽双绞线,屏蔽层单端接地(FX5U 侧),避免两轴信号干扰导致插补轨迹偏移。

2. 软件配置(GX Works3:启用插补功能 + 参数设置)

打开 GX Works3,新建 FX5U 项目,需完成 “脉冲输出参数配置” 和 “插补功能启用”,步骤如下:

(1)配置脉冲输出轴参数(轴 1=X 轴,轴 2=Y 轴)
  1. 左侧 “项目树”→“参数”→“内置脉冲输出”→选择 “轴 1(Y0)”:

    • 控制模式:选择 “位置控制”;

    • 脉冲输出形式:“差分输出”(与伺服驱动器差分输入匹配,抗干扰);

    • 电子齿轮比:按电机分辨率和负载减速比计算(例:电机 131072 脉冲 / 转,减速比 1:1,目标 0.01mm / 脉冲→分子 = 131072,分母 = 1000);

    • 加速时间 / 减速时间:设为 100ms(避免电机启动冲击)。

  2. 同理配置 “轴 2(Y2)”,参数与轴 1 一致(确保两轴脉冲当量相同,插补轨迹无偏差)。

(2)启用插补功能(关键!默认关闭)
  1. 左侧 “项目树”→“参数”→“运动控制”→“插补功能设置”:

    • 插补轴组合:选择 “轴 1 + 轴 2”(X 轴 + Y 轴,仅 FX5U 本体支持 2 轴插补);

    • 插补类型:“线性插补”(圆弧插补需额外设置圆弧方向、半径等参数);

    • 插补速度单位:“mm/s”(或 “脉冲 /s”,需与脉冲当量匹配);

    • 最大插补速度:设为 100mm/s(根据负载实际速度需求调整,不超过电机额定速度)。

3. 编写插补程序(梯形图:用PLCI线性插补指令)

FX5U 本体插补需用专用插补指令PLCI(线性插补) 或PLCC(圆弧插补),指令需指定 “目标位置(X 轴 / Y 轴脉冲数)”“插补速度”“启动条件”,同时需处理 “插补完成”“故障报警” 等状态。

(1)软元件分配(明确关键信号地址)
软元件地址功能描述
输入X0插补启动按钮(常开,按下触发插补)

X1急停按钮(常闭,断开时停止插补)

X2伺服就绪信号(X 轴 / Y 轴驱动器 RDY 信号并联)
输出Y4伺服使能(X 轴 / Y 轴驱动器 SRV-ON 信号并联)
辅助继电器M0插补启动标志(避免重复触发)

M1插补完成标志

M10插补故障标志
数据寄存器D100X 轴目标脉冲数(例:10000 脉冲→对应 100mm)

D101Y 轴目标脉冲数(例:5000 脉冲→对应 50mm)

D102插补速度(例:5000 脉冲 /s→对应 50mm/s)

D103加速时间(100ms,与参数一致)

D104减速时间(100ms,与参数一致)
(2)梯形图程序(核心逻辑:使能→启动插补→监控状态)

ladder

// 1. 伺服使能控制:急停X1闭合+伺服就绪X2=ON→Y4=ON(X/Y轴同时使能)
LD X1            // 急停按钮(常闭,正常时闭合)
AND X2           // 伺服驱动器就绪(X/Y轴均就绪)
OUT Y4           // 伺服使能输出

// 2. 插补启动触发:启动按钮X0上升沿+伺服使能Y4=ON→M0=1(仅触发1次)
LD PLSR X0       // X0上升沿检测(按下瞬间触发)
AND Y4           // 伺服已使能
OUT M0           // 插补启动标志置1

// 3. 线性插补指令(PLCI):M0=1时,执行X轴D100、Y轴D101脉冲插补
LD M0
PLCI D100 D101 D102 D103 D104 Y0 Y2 M1 M10  // 指令参数说明:
// D100=X轴目标脉冲数,D101=Y轴目标脉冲数,D102=插补速度,D103=加速时间,D104=减速时间
// Y0=X轴脉冲端,Y2=Y轴脉冲端,M1=插补完成标志,M10=插补故障标志
RST M0           // 触发后复位M0,避免重复插补

// 4. 插补完成处理:M1=1时,可触发下一动作(如复位使能、报警提示)
LD M1
RST Y4           // 插补完成后断开伺服使能(按需选择,也可保持使能)
RST M1           // 复位完成标志,等待下次触发

// 5. 插补故障处理:M10=1时,触发报警(如Y5蜂鸣器)
LD M10
OUT Y5           // 故障蜂鸣器报警
// (可选)添加故障代码读取:通过专用寄存器D8000~D8010读取故障原因(如脉冲丢失、驱动器报警)
(3)PLCI指令参数详解(避免配置错误)
参数位置功能示例值说明
S1X 轴目标脉冲数D100正数 = X 轴正方向,负数 = X 轴负方向
S2Y 轴目标脉冲数D101正数 = Y 轴正方向,负数 = Y 轴负方向
S3插补速度D102单位:脉冲 /s(需与脉冲当量匹配,避免超速)
S4加速时间D103单位:ms(与脉冲输出参数中的加速时间一致)
S5减速时间D104单位:ms(与脉冲输出参数中的减速时间一致)
Y1X 轴脉冲输出端Y0必须与脉冲输出参数中轴 1 的脉冲端一致
Y2Y 轴脉冲输出端Y2必须与脉冲输出参数中轴 2 的脉冲端一致
M1插补完成标志M1插补结束后自动置 1,需手动复位
M2插补故障标志M10故障时自动置 1(如速度超限、驱动器报警)

4. 调试与轨迹校准(确保插补精度)

  1. 单轴点动测试:先单独测试 X 轴、Y 轴的点动(用DRVI指令),确认两轴正反转方向正确、脉冲当量无误(例:X 轴发送 1000 脉冲,实际移动 10mm,与脉冲当量 0.01mm / 脉冲一致);

  2. 插补空载测试:断开电机负载(或手动盘动电机无阻力),按下 X0 启动插补,观察两轴是否同步运动(可用手摸电机轴,感受两轴同时启动、同时停止);

  3. 带载精度测试:安装负载(如点胶针头、刀具),在工作台面贴坐标纸,执行插补后测量实际轨迹与理论轨迹的偏差(如理论 X=100mm、Y=50mm,实际偏差应≤0.1mm,若超差需检查电子齿轮比或机械间隙);

  4. 故障排查:若插补不执行,检查 M10 故障标志,通过D8005(FX5U 运动控制故障代码寄存器)读取故障原因(如代码 “05”= 轴 1 驱动器报警,需排查驱动器接线或参数)。

三、Q 系列 PLC 插补实现(需运动控制模块)

若需多轴插补(如 3 轴线性插补、2 轴圆弧插补),需选择 Q 系列 +运动控制 CPU(如 Q172HCPU) 或定位模块(QJ71LP21) ,核心区别是 “用 MC 协议指令替代本体指令”,流程如下:


  1. 硬件配置:Q 系列 CPU+Q172H 运动控制模块(支持 8 轴),模块通过 CC-link 与 CPU 通信;

  2. 软件配置:GX Works3 中添加 Q172H 模块,配置轴参数(脉冲输出、电子齿轮比)和插补轴组合(如轴 1 + 轴 2 + 轴 3=3 轴线性插补);

  3. 程序编写:用 MC 协议指令MC_MoveLinear(线性插补)、MC_MoveCircular(圆弧插补),需通过 “轴组编号” 指定插补轴(如轴组 1 = 轴 1 + 轴 2),示例指令:

    ladder

    // Q172H模块2轴圆弧插补(MC_MoveCircular指令)
    LD X0  // 启动圆弧插补
    MC_MoveCircular K1 K1 D200 D202 D204 D206 M20 M21  // K1=轴组1,K1=顺时针圆弧,D200=终点X脉冲,D202=终点Y脉冲,D204=圆心X偏移,D206=圆心Y偏移,M20=启动,M21=完成


四、关键注意事项(避免插补失败或精度问题)

  1. 两轴脉冲当量必须一致:插补的核心是 “两轴单位脉冲对应的位移相同”,若 X 轴脉冲当量 0.01mm / 脉冲,Y 轴 0.02mm / 脉冲,会导致轨迹从直线变成斜线(例:目标 X=100mm、Y=50mm,实际 Y 轴仅移动 25mm);

  2. 速度匹配:插补速度需≤两轴的最大额定速度(取两轴最大速度的较小值),避免单轴超速导致故障;

  3. 机械间隙补偿:若负载存在机械间隙(如丝杠背隙),需在 PLC 参数中设置 “间隙补偿值”(FX5U 在 “脉冲输出参数→间隙补偿” 中设置),补偿间隙导致的轨迹偏移;

  4. 抗干扰措施:两轴脉冲线需分开敷设(间距≥10cm),避免交叉;靠近变频器、电机等强干扰设备时,需穿金属管屏蔽,防止脉冲丢失导致插补错位;

  5. 急停逻辑优先:插补程序中必须将急停信号(X1)作为 “硬连锁”,急停断开时立即停止插补(PLCI指令会自动停止,但需确保 Y4 伺服使能立即断开),避免设备碰撞。

五、总结:三菱 PLC 本体插补的适用场景与选型

插补需求推荐 PLC 型号优势适用设备
2 轴线性 / 圆弧插补FX5U(本体 4 轴)成本低、无需扩展模块、编程简单小型点胶机、数控车床、激光打标机
3 轴及以上线性插补Q 系列 + Q172HCPU多轴联动、精度高、支持复杂轨迹中型数控机床、机器人关节控制
低成本 2 轴插补FX3U+FX3U-20SSC-H 模块兼容旧款 FX3U,成本低于 FX5U改装旧设备、简单搬运机构


综上,三菱 PLC 本体写插补的核心是 “选对型号 + 配好参数 + 用对指令”,FX5U 是中小型场景的最优选择,程序编写仅需基础梯形图知识;若需多轴或高精度插补,再考虑 Q 系列 + 运动控制模块。实际应用中,需先通过单轴测试验证硬件,再进行插补调试,确保轨迹精度满足工艺要求。

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