FX2N1PGE Mitsubishi PLC FX2N-1PG-E Μονάδα Θέσης

Mitsubishi FX2N-1PG-E | Μονάδα Γεννήτριας Παλμών — Τοποθέτηση 1 Άξονα, Μέγιστο 100kHz, 7 Λειτουργίες, Απόλυτη & Σχετική Τοποθέτηση, Συμβατό με FX2N / FX3U / FX2NC / FX3UC

Επισκόπηση

Η Mitsubishi FX2N-1PG-E είναι η μονάδα γεννήτριας παλμών που παρέχει στις PLC της σειράς FX τη δυνατότητα ελέγχου οδηγών σερβοκινητήρων και βηματικών κινητήρων μέσω μιας αποκλειστικής διεπαφής υλικού εξόδου παλμών — ανεξάρτητη από την ενσωματωμένη δυνατότητα εξόδου παλμών της ίδιας της PLC.

Ενώ οι ενσωματωμένες έξοδοι τρανζίστορ Y0 και Y1 του FX2N μπορούν να παράγουν αλληλουχίες παλμών για έναν ή δύο άξονες, το FX2N-1PG-E προσθέτει έναν αποκλειστικό επεξεργαστή τοποθέτησης για έναν επιπλέον άξονα, με τον δικό του μετρητή θέσης, γεννήτρια ράμπας ταχύτητας και λογική λειτουργίας που εκτελείται ανεξάρτητα από τον κύκλο σάρωσης της PLC.

Πολλαπλές μονάδες FX2N-1PG-E επεκτείνουν αυτό έως και οκτώ πλήρως ανεξάρτητους ελεγχόμενους άξονες από μία μόνο PLC FX2N ή FX3U.

Η φιλοσοφία σχεδιασμού πίσω από το FX2N-1PG-E αντικατοπτρίζει τον τρόπο με τον οποίο η Mitsubishi προσέγγισε τον έλεγχο κίνησης συμπαγών PLC στην εποχή του FX2N: αντί να τοποθετεί τον προγραμματισμό κίνησης στο σύνολο εντολών της PLC (την προσέγγιση που ακολουθούν οι αποκλειστικοί ελεγκτές κίνησης), το FX2N-1PG-E διαχειρίζεται τη δική του λογική ελέγχου θέσης εσωτερικά και επικοινωνεί με την PLC μέσω μνήμης buffer (BFM) προσβάσιμης μέσω εντολών FROM/TO στο πρόγραμμα σκάλας της PLC.

Η PLC γράφει την επιθυμητή θέση, την επιθυμητή ταχύτητα και την επιλογή λειτουργίας στο BFM της μονάδας. Η μονάδα εκτελεί την κίνηση τοποθέτησης αυτόνομα, ενώ η PLC συνεχίζει τον κύκλο σάρωσής της. Και η PLC διαβάζει την πραγματική θέση, τις λέξεις κατάστασης και τις σημαίες ολοκλήρωσης από το BFM όταν χρειάζεται να ανταποκριθεί στην ολοκλήρωση της κίνησης.

Αυτή η αρχιτεκτονική που βασίζεται στο BFM σημαίνει ότι η κίνηση τοποθέτησης εκτελείται με ταχύτητα υλικού — η μονάδα παράγει αλληλουχίες παλμών έως και 100kHz χωρίς καμία εξάρτηση από τον χρόνο σάρωσης της PLC.

Μια PLC που σαρώνει κάθε 10ms διαχειρίζεται τη δική της λογική με ταχύτητα σάρωσης, ενώ το FX2N-1PG-E οδηγεί ταυτόχρονα έναν άξονα κινητήρα με 100.000 παλμούς ανά δευτερόλεπτο χωρίς καμία υποβάθμιση χρονισμού από την εκτέλεση του προγράμματος της PLC.

Βασικές Προδιαγραφές

Επτά Λειτουργίες — Τι Κάνει Η Καθεμία

Οι επτά λειτουργίες του FX2N-1PG-E καλύπτουν το πλήρες φάσμα εργασιών τοποθέτησης ενός άξονα που προκύπτουν στον πρακτικό σχεδιασμό μηχανών:

1. Επιστροφή στην Αρχική Θέση Μηχανής: Η μονάδα οδηγεί τον άξονα σε μια μηχανική αρχική θέση που ορίζεται από έναν αισθητήρα κοντινού σημείου (DOG) και ένα σήμα εισόδου μηδενικού σημείου (ZRN).

Η ακολουθία ομοποίησης — προσέγγιση υψηλής ταχύτητας, επιβράδυνση στην είσοδο DOG, ταχύτητα ερπυσμού στο μηδενικό σήμα — καθορίζει την αναφορά θέσης από την οποία μετρώνται όλες οι επόμενες απόλυτες κινήσεις τοποθέτησης.

2. Τοποθέτηση Μοναδικής Ταχύτητας: Η μονάδα κινείται σε μια επιθυμητή θέση με σταθερή ταχύτητα, επιβραδύνοντας αυτόματα καθώς πλησιάζει τον στόχο. Αυτή είναι η απλούστερη και πιο συνηθισμένη λειτουργία τοποθέτησης για κινήσεις τραπεζιού από σημείο σε σημείο.

3. Τοποθέτηση Μεταβλητής Ταχύτητας: Η ταχύτητα του άξονα μπορεί να αλλάξει κατά τη διάρκεια της κίνησης — η PLC γράφει μια νέα τιμή ταχύτητας στο BFM ενώ η κίνηση βρίσκεται σε εξέλιξη και η μονάδα επιταχύνει ή επιβραδύνει στη νέα ταχύτητα χωρίς να σταματήσει.

4. Τοποθέτηση Δύο Ταχυτήτων: Η μονάδα εκτελεί την κίνηση αρχικά με υψηλή ταχύτητα, στη συνέχεια αλλάζει αυτόματα σε χαμηλότερη ταχύτητα σε μια προγραμματιζόμενη ενδιάμεση θέση πριν φτάσει στον τελικό στόχο. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται για εφαρμογές που απαιτούν γρήγορη προσέγγιση και αργή τελική σταθεροποίηση — προσέγγιση εργαλείου σε ένα τεμάχιο εργασίας, για παράδειγμα.

5. Λειτουργία Μοναδικής Ταχύτητας με Διακοπή: Ο άξονας κινείται με σταθερή ταχύτητα μέχρι να ληφθεί μια είσοδος διακοπής (σήμα υλικού), οπότε η μονάδα καταγράφει την τρέχουσα θέση, επιβραδύνει για να σταματήσει και προαιρετικά συνεχίζει σε έναν νέο στόχο. Αυτή η λειτουργία υποστηρίζει κοπή με ενεργοποίηση σήματος εγγραφής, ιπτάμενη κοπή και συγχρονισμένη εφαρμογή ετικετών όπου το σημείο ενεργοποίησης ορίζεται από έναν φυσικό αισθητήρα αντί για προγραμματισμένη θέση.

6. Λειτουργία Σταθερής Ταχύτητας (JOG): Ο άξονας κινείται συνεχώς με εντολή ταχύτητας χωρίς καθορισμένη θέση στόχο. Χρησιμοποιείται για χειροκίνητη ρύθμιση κατά τη διάρκεια της ρύθμισης της μηχανής, λειτουργία σταθερής ταχύτητας κίνησης ιμάντα και δοκιμαστικές κινήσεις.

7. Λειτουργία Εξωτερικής Εντολής: Η μονάδα λαμβάνει τις εντολές λειτουργίας της (έναρξη, διακοπή, επιβράδυνση) από εξωτερικές εισόδους υλικού αντί για εγγραφές στο buffer μνήμης — χρήσιμο για απαιτήσεις διακοπής κρίσιμες για την ασφάλεια και για μηχανές όπου απαιτείται παράκαμψη ελέγχου σε επίπεδο υλικού.

Διαμόρφωση Πολλαπλών Αξόνων — Κλιμάκωση από 1 έως 8 Ανεξάρτητους Άξονες

Μια μεμονωμένη μονάδα FX2N-1PG-E ελέγχει έναν άξονα. Μια μηχανή που απαιτεί πολλαπλούς ανεξάρτητα ελεγχόμενους άξονες τοποθέτησης προσθέτει μία μονάδα ανά άξονα, έως το όριο του τύπου της PLC. Για FX2N και FX3U, οκτώ μονάδες παρέχουν οκτώ ταυτόχρονους ανεξάρτητους άξονες — ο καθένας με τη δική του έξοδο παλμών, μετρητή θέσης, δυνατότητα ομοποίησης και λειτουργία επτά λειτουργιών — από μία μόνο PLC.

Κάθε μονάδα καταλαμβάνει 8 σημεία I/O στη μέτρηση I/O της PLC, και η διευθυνσιοδότηση εντολών FROM/TO χρησιμοποιεί τον αριθμό της μονάδας (K0 για την πρώτη μονάδα, K1 για τη δεύτερη, κ.λπ.) για να κατευθύνει τις αναγνώσεις και εγγραφές στο σωστό BFM της μονάδας. Και οι οκτώ άξονες μπορούν να εκτελούν ταυτόχρονα ανεξάρτητες κινήσεις τοποθέτησης, επειδή ο επεξεργαστής τοποθέτησης κάθε μονάδας λειτουργεί αυτόνομα — η PLC ξεκινά κινήσεις γράφοντας στο BFM κάθε μονάδας και παρακολουθεί την ολοκλήρωση διαβάζοντας λέξεις κατάστασης, αλλά η παραγωγή παλμών συμβαίνει στο δικό της υλικό κάθε μονάδας, πλήρως αποσυνδεδεμένη από τον κύκλο σάρωσης της PLC.

Για τις PLC FX2NC (που χρησιμοποιούν συμπαγή μορφή σύνδεσης), απαιτείται ο προσαρμογέας διεπαφής FX2NC-CNV-IF μεταξύ της PLC και κάθε FX2N-1PG-E, με μέγιστο 4 μονάδες. Για τις PLC FX3UC, απαιτείται ο ίδιος προσαρμογέας και μπορούν να συνδεθούν έως και 7 ή 8 μονάδες ανάλογα με τη συγκεκριμένη διαμόρφωση FX3UC.

Μορφή Εξόδου Παλμών και Συμβατότητα Οδηγού

Το FX2N-1PG-E εξάγει αλληλουχίες παλμών μέσω δύο ακροδεκτών: FP (Παλμός Εμπρός) και RP (Παλμός Πίσω), ή ισοδύναμα ως PULSE και SIGN σε ορισμένες διαμορφώσεις σύνδεσης. Οι έξοδοι ανοιχτού συλλέκτη λειτουργούν με ενισχυτές οδηγούς που δέχονται είτε:

Είσοδος δύο παλμών (FP/RP): Παλμοί στον ακροδέκτη FP οδηγούν την περιστροφή προς τα εμπρός. Παλμοί στον ακροδέκτη RP οδηγούν την περιστροφή προς τα πίσω. Πολλοί οδηγοί βηματικών κινητήρων και παλαιότεροι ενισχυτές σερβοκινητήρων χρησιμοποιούν αυτή τη διεπαφή.

Είσοδος Παλμού + Κατεύθυνσης (PULSE/SIGN): Ο ακροδέκτης PULSE παράγει την αλληλουχία παλμών ανεξάρτητα από την κατεύθυνση. Ο ακροδέκτης SIGN μεταφέρει ένα σήμα κατεύθυνσης (υψηλό = εμπρός, χαμηλό = πίσω). Πιο πρόσφατοι ενισχυτές σερβοκινητήρων, συμπεριλαμβανομένων των δικών της Mitsubishi σειρών MR-J και MR-JE, χρησιμοποιούν συχνά αυτή τη μορφή.

Η έξοδος λειτουργεί με τροφοδοσία 5V έως 24V DC, με την πραγματική τάση εξόδου να καθορίζεται από τις απαιτήσεις του κυκλώματος εισόδου του συνδεδεμένου οδηγού — η έξοδος ανοιχτού συλλέκτη συνδέεται με την τροφοδοσία εισόδου του οδηγού μέσω κατάλληλης αντίστασης ή του δικού του κυκλώματος σύνδεσης.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε1: Το FX2N-1PG-E χρησιμοποιεί εντολές FROM/TO. Σημαίνει αυτό ότι η κίνηση τοποθέτησης περιορίζεται από τον κύκλο σάρωσης της PLC;

Όχι. Οι εντολές FROM/TO μεταφέρουν μόνο δεδομένα εντολών (επιθυμητή θέση, επιθυμητή ταχύτητα, λειτουργία) από τους καταχωρητές δεδομένων της PLC στη μνήμη buffer της μονάδας και διαβάζουν πληροφορίες κατάστασης.

Η πραγματική παραγωγή παλμών — η αλληλουχία παλμών 100kHz — παράγεται από τον δικό της αποκλειστικό επεξεργαστή υλικού της μονάδας ανεξάρτητα από τον κύκλο σάρωσης της PLC. Μόλις η PLC γράψει την εντολή και ορίσει τη σημαία έναρξης μέσω μιας εντολής TO, η μονάδα εκτελεί ολόκληρη την κίνηση τοποθέτησης αυτόνομα.

Η PLC μπορεί να εκτελεί άλλη λογική σκάλας με τον κανονικό ρυθμό σάρωσής της. Η έξοδος παλμών της μονάδας δεν επηρεάζεται.

Ε2: Πώς χειρίζεται το FX2N-1PG-E την παρακολούθηση θέσης — διαβάζει ανατροφοδότηση κωδικοποιητή;

Το FX2N-1PG-E δεν διαθέτει είσοδο κωδικοποιητή. Διατηρεί την παρακολούθηση θέσης μετρώντας τους παλμούς που εξάγει — κάθε παλμός εξόδου αυξάνει ή μειώνει τον εσωτερικό μετρητή θέσης της μονάδας, ο οποίος είναι αναγνώσιμος από την PLC μέσω εντολών FROM.

Αυτή είναι μια μέθοδος παρακολούθησης θέσης ανοιχτού βρόχου: ο μετρητής θέσης αντικατοπτρίζει αυτό που διέταξε η μονάδα, όχι αυτό που πέτυχε πραγματικά ο κινητήρας.

Για σερβοκινητήρες με δικό τους έλεγχο κλειστού βρόχου με κωδικοποιητή, ο ενισχυτής σερβοκινητήρα χειρίζεται την ακρίβεια θέσης εντός του οδηγού. Ο μετρητής θέσης του FX2N-1PG-E παρέχει την αναφορά εντολής.

Για εφαρμογές βηματικών κινητήρων χωρίς ανατροφοδότηση κωδικοποιητή, η ακρίβεια θέσης εξαρτάται από το αν ο βηματικός κινητήρας δεν χάνει βήματα υπό φορτίο.

Ε3: Τι σήματα συνδέονται στους ακροδέκτες DOG και ZRN, και απαιτούνται για όλες τις λειτουργίες;

Οι ακροδέκτες DOG (κοντινό σημείο) και ZRN (επιστροφή στο μηδέν) χρησιμοποιούνται ειδικά για τη λειτουργία Επιστροφής στην Αρχική Θέση Μηχανής. Το DOG είναι συνήθως ένας αισθητήρας εγγύτητας ή ένας τερματικός διακόπτης που σηματοδοτεί στη μονάδα να επιβραδύνει από την ομοποίηση υψηλής ταχύτητας σε ταχύτητα ερπυσμού καθώς ο άξονας πλησιάζει τη μηχανική θέση μηδέν.

Το ZRN είναι το τελικό σήμα μηδενικού σημείου (συχνά ο παλμός Z του κωδικοποιητή του ενισχυτή σερβοκινητήρα ή ένας ξεχωριστός διακόπτης ακριβείας) που σηματοδοτεί την ακριβή αρχική θέση.

Και οι δύο είσοδοι απαιτούνται για αξιόπιστη ομοποίηση. Για λειτουργίες που δεν περιλαμβάνουν ομοποίηση (τοποθέτηση μοναδικής ταχύτητας, JOG, κ.λπ.), αυτοί οι ακροδέκτες δεν χρησιμοποιούνται και η λειτουργία μπορεί να εκτελεστεί χωρίς αυτές τις εισόδους.

Ε4: Μπορεί το FX2N-1PG-E να χρησιμοποιηθεί με PLC FX1S ή FX1N;

Το FX2N-1PG-E είναι συμβατό με FX2N, FX3U, FX2NC (μέσω FX2NC-CNV-IF) και FX3UC (μέσω FX2NC-CNV-IF ή FX3UC-1PS-5V).

Δεν είναι συμβατό με PLC FX1S ή FX1N, οι οποίες έχουν διαφορετική αρχιτεκτονική διαύλου επέκτασης και δεν υποστηρίζουν επικοινωνία μονάδων ειδικών λειτουργιών μέσω εντολών FROM/TO με τον ίδιο τρόπο όπως η σειρά FX2N/FX3U.

Για εφαρμογές FX1N που απαιτούν τοποθέτηση παλμών ενός άξονα, το FX1N-1PG-E είναι η κατάλληλη μονάδα.

Ε5: Πώς διαμορφώνεται η ράμπα επιτάχυνσης και επιβράδυνσης στο FX2N-1PG-E;

Οι ράμπες επιτάχυνσης και επιβράδυνσης διαμορφώνονται γράφοντας τις κατάλληλες τιμές στα καταχωρητές BFM της μονάδας πριν ή κατά τη διάρκεια της λειτουργίας.

Η ράμπα μπορεί να οριστεί είτε ως τιμή χρόνου (ο χρόνος από την έναρξη έως τη μέγιστη ταχύτητα και από τη μέγιστη ταχύτητα έως τη στάση) είτε ως αριθμός παλμών κατά τους οποίους συμβαίνει η ράμπα. 

Υποστηρίζεται τόσο ο αυτόματος έλεγχος ράμπας (η μονάδα υπολογίζει τη ράμπα με βάση την ταχύτητα έναρξης, τη μέγιστη ταχύτητα και τον διαμορφωμένο χρόνο ράμπας) όσο και η χειροκίνητη αλλαγή ταχύτητας ράμπας (η PLC γράφει νέες τιμές ταχύτητας κατά τη διάρκεια της κίνησης και η μονάδα παρακολουθεί την εντολή ταχύτητας).

Η ταχύτητα έναρξης (ταχύτητα με την οποία εκδίδεται ο πρώτος παλμός) είναι επίσης διαμορφώσιμη, επιτρέποντας στη ράμπα να ξεκινήσει από οποιαδήποτε ταχύτητα μπορεί να χειριστεί ο συνδυασμός οδηγού και κινητήρα χωρίς να σταματήσει.