Lập trình PLC Mitsubishi phát xung điều khiển Servo

[giaban]Giá: miễn phí[/giaban]
[tomtat] Việc lập trình PLC điều khiển phát xung chạy cho Drive của động cơ servo, Drive Step là một trong các ứng dụng được rất nhiều lập trình viên quan tâm và thực tế được ứng dụng khả phổ biến trong ngành chế tạo máy móc tự động hóa.
Công ty Auto Vina xin giới thiệu tới quý khách hàng và các bạn lập trình bài viết về sử dụng lệnh phát xung tốc độ cao của PLC Mitsubishi.
[/tomtat]
[mota]
Giới thiệu chung về chế độ điều khiển Servo :

Drive và Motor Servo được sử dụng khá phổ biến với các chế độ điều khiển :

• Điều khiển vị trí : quay động cơ với một số vòng quay được xác định trước. Ứng dụng nhiều trong các hành trình kéo sản phẩm như máy cắt bao bì, máy đóng gói. Động cơ sẽ kéo bao bì đúng theo chiều dài túi được đặt trước.
• Điều khiển tốc độ : duy trì bám sát tốc độ được cài đặt. Ví dụ có thể ứng dụng trong việc đồng bộ tốc độ của dao cắt với tốc độ sản phẩm đưa vào trong dao chặt giấy bao bì carton, máy đóng gói dạng nằm, ...
• Điều khiển lực căng : nổi bật trong các ứng dụng kéo dây, việc duy trì ổn định lực căng, momen xoắn đầu trục động cơ sẽ không làm trùng hoặc căng đứt dây.

Trong việc điều khiển vị trí, với nhiều dòng động cơ - drive Servo và hầu hết các loại động cơ - drive Step sẽ sử dụng phương pháp điều khiển bằng việc nhận xung tần số cao ở cổng vào I/O. Các dòng Servo Mitsubishi như MR-J2S-A là dùng phương pháp này để điều khiển vị trí.

Giả sử với dòng Servo MR-J2S-70A , độ phân giải encoder là 131072 xung / vòng quay. Với thông số mặc định này, để servo quay 1 vòng, chúng ta cần lập trình cho PLC Mitsubishi phát ra chuỗi xung có 131072 chu kỳ.

Dưới đây phòng kỹ thuật Auto Vina sẽ sử dụng loại PLC Mitsubishi Fx1S Series để thực hành lập trình điều khiển phát xung :

1. Hình ảnh PLC Fx1S-10MT và Servo MR-J2S-70A của hãng Mitsubishi :

PLC Mitsubishi Fx1S-10MT

Drive Amplifier MelServo Mitsubishi 750W MR-J2S-70A

2. Sơ đồ đấu nối tín điều khiển phát xung :

Loại PLC Fx1S-10MT-001 kết nối với Servo Mitsubishi MR-J2S-70A ( MR-J2S-__A Series ):

Sơ đồ đấu nối PLC Fx1S-10MT-001 với Servo MR-J2S-A

Tham khảo thêm sơ đồ ngõ ra transistor loại PLC Fx1S-10MT-DSS , Fx1S-10MT-ESS/UL

Sơ đồ đấu nối ngõ ra PLC Fx1S-10MT-DSS , Fx1S-10MT-ESS/UL

3. Một số lệnh phát xung trong PLC Mitsubishi :

Các dòng PLC hỗ trợ phát xung tốc độ cao thì điều kiện cần thiết ngõ ra của PLC phải là dạng điện tử - Transistor, khi đó nếu CPU hỗ trợ lệnh, chúng ta sẽ có thể dùng một trong các lệnh như sau:

• PLSY : Phát xung vuông với tần số và số xung được đặt trong tham số lệnh.
• PLSR : Phát xung vuông tương tự lệnh PLSY nhưng có thêm tham số hiệu chỉnh việc tăng tần số phát xung và giảm tần số phát xung khi khởi động và kết thúc lệnh phát xung. Việc này tạo sườn dốc khi khởi động và dừng, giúp làm mềm chuyển động hơn lệnh PLSY ở những tốc độ cao.
• DRVI : Phát xung kèm thêm phát lệnh đảo chiều theo giá trị +/- của xung. Lệnh này cũng cho phép cài đặt chỉ số hiệu chỉnh sườn dốc khi bắt đầu và chuẩn bị kết thúc lệnh. Mỗi lần phát xung, số xung được tính tương đối theo lệnh.
• DRVA : Tương tự lệnh DRVI, nhưng vị trí ban đầu được xác định tuyệt đối. Số xung sẽ lưu lại trong thanh ghi và xác định tuyệt đối so với điểm ban đầu.

Chúng ta có thể tham khảo thêm trong tài liệu hướng dẫn lập trình PLC Mitsubishi : ProgrammingManual_FX_serial - file PDF

Ở bài viết này, Auto Vina sẽ sử dụng hai lệnh cơ bản và thông dụng là PLSY và PLSR.

4. Lập trình phát xung điều khiển servo trong PLC Mitsubishi :

Giả sử chúng ta sẽ lập trình lệnh PLSY phát xung ra cổng Y000 và lệnh PLSR phát xung ra cổng Y001. Các bước thực hiện như sau:

• Mở phần mềm lập trình soạn thảo code PLC : GX Developer.
• Khởi tạo file project mới cho dòng PLC FXCPU loại FX1S.



Tạo chương trình mới cho PLC Mitsubishi Fx1S bằng phần mềm GX Developer

• Soạn thảo lệnh phát xung PLSY ra cổng Y0 của PLC như sau :



Lệnh PLSY phát xung trong PLC Mitsubishi

Ý nghĩa của lệnh : PLSY D0 D1 Y000 :
D0 : Tần số xung sẽ phát ra, việc này quyết định tốc độ của Servo.
D1 : Số xung sẽ phát ra khi lệnh PLSY được kích hoạt.
Y000 : là cổng phát xung Y000 được lựa chọn.

• Soạn thảo lệnh PLSR ra cổng Y001 của PLC như sau :





Lệnh lập trình phát xung PLC Mitsubishi PLSR

Ý nghĩa của lệnh phát xung PLSR D10 D11 K100 Y001:
D10 : Tần số xung sẽ phát ra.
D11 : Số xung sẽ phát ra khi lệnh PLSR được kích hoạt.
K100 : Thời gian tạo quá trình tăng tần số và giảm tần số khi thực hiện lệnh. Tính theo đơn vị ms.

• Biên dịch chương trình nạp xuống PLC, Online chương trình để theo dõi, nạp thử tần số 10.000Hz, số xung 25.000 xung xuống PLC và chạy thử lệnh.



Thử lệnh phát xung PLSY trong PLC Mitsubishi

Như vậy chúng ta đã có thể sử dụng hai lệnh này để làm quay Servo theo số bước tính bằng số xung phát ra và tốc độ tính theo tần số phát xung. Bây giờ sẽ đi vào tính toán vị trí và tần số phát xung.

5. Các tính toán số xung cần chạy theo chiều dài, vị trí thực tế khi điều khiển Servo :

Quý khách hàng và các bạn có thể tham khảo thêm cách tính toán trong bài viết PLC Delta điều khiển Servo tại link : Lập trình PLC Delta điều khiển Servo

• Giả sử chúng ta vẫn sử dụng MelServo Mitsubishi MR-J2S-70A, với độ phân giải và hệ số chia mặc định CMX =1 / CDV = 1 ( đây là hai tham số cài đặt trong tài liệu hướng dẫn của MR-J2S-__A) , servo sẽ hiểu 1 vòng quay có 131072 xung.
• Giả sử tiếp theo là hệ thống của chúng ta, mỗi vòng quay của servo sẽ làm phần dịch chuyển với độ dài 25cm.
• Như vậy PLC phát ra 131072 xung sẽ làm servo dịch chuyển 250 mm.
• Vậy giờ nếu muốn Servo chạy đủ chiều dài 350 mm, PLC sẽ phải phát ra số xung là :
350 / 250 * 131072 = 183500.8 xung ~= 183501 xung.
Sai lệnh 0.2 xung do chúng ta để hệ số mặc định, số xung lẻ. Trong thực tế cũng không loại trừ các kính thước lẻ. Việc một vòng quay có tới 131072 step mà xảy ra sai lệch dưới 1 xung thì khó tránh khỏi. Để loại trừ, chúng ta sẽ cài đặt chuyên sâu hơn bằng các tính toán tỷ số truyền, bước vít me, và chọn các thông số được sản xuất một cách chính xác.

Ngoài cách tính toán trên, chúng ta có thể sử dụng hai hệ số của Servo là CMX và CDV để hiệu chỉnh trước giá trị 1 xung tương ứng với chiều dài bao nhiêu. Từ đó PLC sẽ phát xung theo tỷ lệ này để tránh sai số khi thực hiện phép chia trong PLC.

Lưu ý:

=> Với lệnh PLSY chúng ta chỉ có thể nạp giá trị tối đa là 16 bit, tương ứng với 32,767 . Vậy làm sao để đưa số 183501 xung vào ?

Giải pháp là sử dụng lệnh cho thanh ghi 32 bit, giá trị sẽ được mở rộng thành 2 thanh ghi liêp tiếp, kết quả sẽ cho phép nạp số lên đến 2,147,483,647.

Lệnh phát xung 32bit DPLSY DPLSR trong PLC Mitsubishi

6. Tính toán tần số phát xung theo tốc độ Servo:

Với giả thiết ở trên, chúng ta đang điều khiển Drive servo MR-J2S-70A và động cơ servo đi kèm là HC-KFS73 hoặc HC-MFS73 có công suất 750W, tốc độ 3000 vòng / phút.

Tỷ lệ xung mặc định là 131072 xung / vòng quay.

=> Cần phát xung với tần số bao nhiêu để Melservo MR-J2S quay đủ 3000 vòng / phút với thông số xung mặt định trên:

• 1 vòng quay có 131072 xung.
• 1 phút - 60 giây động cơ servo chạy 3000 vòng => 1 giây chạy 50 vòng
• 1 giây sẽ chạy được : 50 x 131072 = 6,553,600 xung.
• Vậy tần số để đạt được tốc độ 3000 vòng phút là : 6,535,600 Hz.

=> Đây là một tần số quá cao đối với PLC. Thông thường các ứng dụng sẽ không chạy hết khả năng của servo nên tốc độ sẽ thấp hơn. Ngoài ra chúng ta hiệu chỉnh tỷ lệ CMX / CDV để chia lại số xung / vòng quay. 

• Giả sử chúng ta đưa về 10000 xung / vòng quay.
• Lúc này để đạt được 3000 vòng phút, tần số phát xung chỉ còn 500kHz. Đây cũng là một tần số cao với các loại PLC thông thường. Nhưng với các PLC chuyên dụng thì hoàn toàn đạt được.
• Với PLC Fx1S-10MT, tần số tối đa vào khoảng 100kHz => Tốc độ tối đa với hệ số 10000 xung / vòng quay sẽ là : 600 vòng / phút.

Trên đây là những nội dụng cơ bản về lập trình PLC Mitsubishi điều khiển phát xung cho Servo do Auto Vina tự biên soạn nên không tránh khỏi các thiếu xót. Công ty Auto Vina sẽ có bài viết riêng dành cho việc thiết lập số xung trong Servo MR-J2S.
Mọi ý kiến đóng góp xin quý khách xin để lại bình luận hoặc gửi qua Email. Auto Vina cảm ơn quý khách hàng và các bạn đã quan tâm theo dõi. 

Biên soạn : ©Nguyễn Bá Quỳnh - Phòng kỹ thuật - Công ty TNHH Cơ điện Auto Vina

Xuất bản ngày 13/03/2017.

Bài viết thuộc bản quyền của tác giả. Hãy tôn trọng tác giả nếu có ý định sao chép nội dung cho mục đích riêng hoặc có ý định thương mại hóa tài liệu như một số bài viết cũ đã và đang bị sao chép!

* Tham khảo thêm : clip hướng dẫn chi tiết lập trình PLC Mitsubishi Fx1S-20MT điều khiển Servo MR-JE-10A

[/mota]