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FX1S控制两个伺服电机的问题!
发布时间:2025-10-05        浏览次数:2        返回列表

在使用三菱 FX1S 系列 PLC 控制两个伺服电机时,核心挑战在于FX1S 本身无专用脉冲输出功能(仅部分型号有 1 路低速脉冲输出,无法满足双伺服独立控制需求),因此需通过 “扩展模块 + 合理编程” 实现功能。以下从硬件选型、接线、编程逻辑、常见问题四个维度,提供完整解决方案:

一、核心前提:明确 FX1S 的硬件限制

FX1S 属于三菱小型 PLC 的基础型号,硬件规格决定了其控制伺服的 “先天条件”:

  • 脉冲输出能力:仅部分型号(如 FX1S-30MR/ES-A)具备 1 路Y0 口的晶体管输出,支持最高 10kHz 脉冲(低速,仅适用于简单单轴控制),无第二路脉冲输出;

  • 定位功能:无内置定位指令(如 FX2N 的PLSY/PLSR、FX3U 的DRVI/DRVA),需通过 “通用指令模拟脉冲” 或扩展模块补充功能。

因此,控制两个伺服电机的核心思路是:通过扩展 “脉冲输出模块”,为两个伺服分别提供独立的脉冲 / 方向信号,再配合 PLC 逻辑实现协同控制

二、硬件选型:PLC 本体 + 扩展模块 + 伺服系统

需确保各组件匹配,避免信号不兼容或功率不足问题,具体选型如下:

组件类型选型要求推荐型号(示例)
FX1S 本体1. 至少 1 个扩展接口(用于连接脉冲模块);2. 输出类型:晶体管输出(Y0/Y1 备用);3. 点数:根据 I/O 需求选择(如 14 点、20 点、30 点)FX1S-20MT/ES-A(20 点,晶体管输出)
脉冲输出扩展模块1. 至少 2 路独立脉冲输出(对应两个伺服);2. 脉冲频率:≥伺服电机需求(一般≥100kHz);3. 兼容 FX1S 的扩展总线三菱 FX2N-1PG(1 轴,需 2 个)或 FX2N-2PG(2 轴,更便捷)
伺服驱动器1. 支持 “脉冲 + 方向” 控制模式(最通用);2. 功率匹配电机需求;3. 信号电平:与扩展模块一致(如 5V/24V)三菱 MR-JE 系列(如 MR-JE-10A,100W)
伺服电机1. 功率与负载匹配(如 100W/200W);2. 带编码器(实现位置反馈,可选)三菱 HF-KN 系列(如 HF-KN13J-S100,100W)
辅助配件1. 开关电源(24V,为模块 / 伺服信号供电);2. 导线(屏蔽线,减少干扰);3. 急停按钮、限位开关(安全保护)明纬 24V/2A 电源、施耐德急停按钮

三、硬件接线:核心信号与安全回路

接线需区分 “脉冲控制信号”“伺服动力信号”“安全保护信号”,避免强电(动力)干扰弱电(脉冲)。

1. 脉冲控制信号(FX1S 本体 + FX2N-2PG 模块 → 伺服驱动器)

FX2N-2PG 是双轴脉冲模块,可直接为两个伺服提供独立的脉冲(PLS)和方向(DIR)信号,接线逻辑如下:

FX2N-2PG 模块端子功能说明伺服驱动器对应端子(以 MR-JE 为例)信号类型
CH1-PLS(Y0)1 号伺服脉冲输出PULS(CN1-4)差分信号(5V)
CH1-DIR(Y1)1 号伺服方向输出SIGN(CN1-5)差分信号(5V)
CH2-PLS(Y2)2 号伺服脉冲输出PULS(CN1-4,第二台驱动器)差分信号(5V)
CH2-DIR(Y3)2 号伺服方向输出SIGN(CN1-5,第二台驱动器)差分信号(5V)
COM1/COM2信号公共端GND(CN1-2,驱动器信号地)电源地
+5V模块内部 5V 电源(可选)无需接(驱动器自带信号电源)电源输出

注意:脉冲信号需用屏蔽双绞线,屏蔽层单端接地(接 PLC 柜接地排),避免外部干扰导致脉冲丢失。

2. 伺服动力信号(电源 → 伺服驱动器 → 电机)

  • 输入电源:220V 交流电接入伺服驱动器的 L1、L2 端子(注意区分驱动器是单相还是三相,MR-JE-10A 为单相);

  • 电机动力线:驱动器的 U、V、W 端子接伺服电机的 U、V、W 端子(相位需对应,若电机反转,交换任意两相即可);

  • 电机编码器线:电机编码器插头(如 17 针)接入驱动器的 CN2 端子(反馈位置信号,实现闭环控制)。

3. 安全与控制回路(FX1S 本体 I/O → 驱动器 / 外部设备)

为确保系统安全,需接入急停、限位开关,并控制伺服使能:

  • 急停按钮:FX1S 的 X0(输入)接急停按钮常闭触点,按钮另一端接 24V+,X0 公共端接 24V-;急停信号同时接入两个伺服驱动器的 EMG(急停)端子(常闭);

  • 伺服使能:FX1S 的 Y10(输出)接两个伺服驱动器的 SON(伺服使能)端子(需串联,确保同时使能 / 断开);

  • 限位开关:1 号伺服的正 / 负限位(X1/X2)、2 号伺服的正 / 负限位(X3/X4)接入 FX1S 输入,用于定位超程保护。

四、编程逻辑:模块控制 + 定位逻辑

FX1S 通过 “控制 FX2N-2PG 模块” 实现双伺服定位,核心是通过 PLC 的 FROM/TO 指令读写模块内部寄存器,设置脉冲数量、频率、方向等参数。

1. 编程核心:FROM/TO 指令的使用

FX2N-2PG 模块的控制依赖其内部 “缓冲寄存器(BFM)”,PLC 通过TO K0 K100 D0 K1(写入参数)和FROM K0 K200 D10 K1(读取状态)与模块通信,关键 BFM 地址如下:

BFM 地址功能(CH1 轴,CH2 轴为对应地址 + 10)设定值说明
BFM#100定位模式选择K0:相对定位;K1:绝对定位;K2:点动模式
BFM#101脉冲输出频率(Hz)设定范围 1~100000(如 K5000=5kHz,根据电机转速需求调整)
BFM#102脉冲数量(低 16 位)定位距离 = 脉冲数 / 电机分辨率(如电机 1000 脉冲 / 转,需转 2 圈则设 K2000)
BFM#103脉冲数量(高 16 位)若脉冲数≤65535,设 K0;超过则需拆分高低位(如 K1 K0=65536 脉冲)
BFM#104方向设定K0:正向;K1:反向
BFM#105启动信号K1:启动定位;定位完成后需复位为 K0
BFM#200状态反馈BIT0=1:定位完成;BIT1=1:超程报警;BIT2=1:伺服故障

2. 典型程序框架(双伺服独立定位)

以 “按下 X10 启动 1 号伺服定位,按下 X11 启动 2 号伺服定位” 为例,程序逻辑如下(梯形图思路):

  1. 1 号伺服控制

    • 当 X10(启动信号)ON 时,通过TO指令将定位参数写入 CH1 轴 BFM(#100~#105),并置位 BFM#105=K1(启动);

    • 通过FROM指令读取 BFM#200(CH1 状态),若 BIT0=1(定位完成),复位 BFM#105=K0,等待下一次启动;

    • 若 X1(1 号伺服负限位)或 X2(正限位)ON,立即通过TO指令停止脉冲输出(BFM#105=K0)。

  2. 2 号伺服控制

    • 逻辑与 1 号伺服一致,仅需将 BFM 地址改为 CH2 对应地址(#110~#115,状态 BFM#210),限位信号为 X3/X4,启动信号为 X11。

  3. 急停与故障处理

    • 当 X0(急停)ON 或 BFM#200/BFM#210 的 BIT1/BIT2=1(报警)时,立即停止两个伺服的脉冲输出,并通过 Y20(报警灯)输出报警信号。

五、常见问题与解决方案

  1. 问题 1:伺服电机不转,无脉冲输出

    • 排查点:① FX2N-2PG 模块是否正常供电(模块需单独接 24V 电源);② TO指令是否正确写入参数(检查 BFM#105 是否置 1);③ 伺服驱动器 SON 使能是否接通(Y10 是否 ON)。

  2. 问题 2:电机转但定位不准(丢脉冲)

    • 排查点:① 脉冲线是否用屏蔽线,屏蔽层是否接地;② 脉冲频率是否过高(FX2N-2PG 最大 100kHz,超过可能丢脉冲);③ 伺服驱动器增益是否过低(需调整驱动器参数,提高响应速度)。

  3. 问题 3:双伺服干扰,其中一个乱转

    • 排查点:① 两个伺服的动力线与脉冲线是否分开布线(强电 / 弱电间距≥10cm);② 两个伺服的信号地是否共地(均接 PLC 柜接地排,避免电位差);③ 扩展模块与 PLC 的扩展电缆是否插紧。

  4. 问题 4:PLC 无法读取模块状态(FROM 指令无数据)

    • 排查点:① 模块地址是否设为 K0(FX2N-2PG 默认地址为 0,通过模块上的 DIP 开关确认);② FROM/TO 指令的 “模块号” 是否与实际一致(若接 1 个模块,设 K0);③ 扩展电缆是否损坏。

六、替代方案:若无需高精度定位

若控制需求仅为 “双电机同步调速”(无精准定位),可简化方案:

  • 无需扩展脉冲模块,直接用 FX1S 的 Y0、Y1 口(晶体管输出),通过PWM 脉冲模拟(用定时器 + 计数器生成固定频率脉冲)控制伺服驱动器的 “速度模式”;

  • 缺点:脉冲频率低(≤1kHz),精度差,仅适用于低转速、无定位要求的场景(如简单传送)。

综上,FX1S 控制双伺服的核心是 “扩展脉冲模块 + 精准的 BFM 参数控制”,需严格遵循硬件接线规范和编程逻辑,同时做好抗干扰和安全保护设计,才能确保系统稳定运行。

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