Moduł pozycjonowania FX2N1PGE Mitsubishi PLC FX2N-1PG-E

Mitsubishi FX2N-1PG-E | Moduł generatora impulsów — pozycjonowanie 1-osiowe, maks. 100 kHz, 7 trybów pracy, pozycjonowanie absolutne i względne, kompatybilny z FX2N / FX3U / FX2NC / FX3UC

Przegląd

Moduł Mitsubishi FX2N-1PG-E to moduł generatora impulsów, który umożliwia sterownikom PLC z serii FX sterowanie serwo- i silnikami krokowymi za pomocą dedykowanego sprzętowego interfejsu wyjścia impulsowego — niezależnie od wbudowanej możliwości wyjścia impulsowego samego sterownika PLC.

Podczas gdy wbudowane wyjścia tranzystorowe Y0 i Y1 sterownika FX2N mogą generować ciągi impulsów dla jednej lub dwóch osi, FX2N-1PG-E dodaje dedykowany procesor pozycjonowania dla jednej dodatkowej osi, z własnym licznikiem pozycji, generatorem rampy prędkości i logiką trybu pracy działającą niezależnie od cyklu skanowania sterownika PLC.

Wiele modułów FX2N-1PG-E rozszerza tę możliwość do ośmiu w pełni niezależnych sterowanych osi z jednego sterownika PLC FX2N lub FX3U.

Filozofia projektowania modułu FX2N-1PG-E odzwierciedla podejście firmy Mitsubishi do kompaktowego sterowania ruchem PLC w erze FX2N: zamiast umieszczać programowanie ruchu w zestawie instrukcji sterownika PLC (podejście stosowane w dedykowanych kontrolerach ruchu), FX2N-1PG-E obsługuje własną logikę sterowania pozycją wewnętrznie i komunikuje się ze sterownikiem PLC za pośrednictwem pamięci buforowej (BFM) dostępnej za pomocą instrukcji FROM/TO w programie drabinkowym sterownika PLC.

Sterownik PLC zapisuje docelową pozycję, docelową prędkość i wybór trybu do pamięci BFM modułu; moduł autonomicznie wykonuje ruch pozycjonowania, podczas gdy sterownik PLC kontynuuje swój cykl skanowania; a sterownik PLC odczytuje rzeczywistą pozycję, słowa stanu i flagi zakończenia z pamięci BFM, gdy musi zareagować na zakończenie ruchu.

Ta architektura oparta na BFM oznacza, że ruch pozycjonowania działa z prędkością sprzętową — moduł generuje ciągi impulsów z częstotliwością do 100 kHz bez zależności od czasu skanowania sterownika PLC.

Sterownik PLC skanujący co 10 ms zarządza własną logiką z prędkością skanowania, podczas gdy FX2N-1PG-E jednocześnie steruje osią silnika z prędkością 100 000 impulsów na sekundę bez degradacji czasowej spowodowanej wykonywaniem programu sterownika PLC.

Kluczowe specyfikacje

Siedem trybów pracy — co każdy robi

Siedem trybów pracy modułu FX2N-1PG-E obejmuje pełny zakres zadań pozycjonowania jednoosiowego, które pojawiają się w praktycznym projektowaniu maszyn:

1. Powrót do pozycji zerowej maszyny: Moduł steruje osią do mechanicznej pozycji zerowej zdefiniowanej przez czujnik zbliżeniowy (DOG) i sygnał zerowania (ZRN).

Sekwencja powrotu do pozycji zerowej — podejście z dużą prędkością, deceleracja przy wejściu DOG, prędkość pełzania do znacznika zerowego — ustanawia punkt odniesienia pozycji, od którego mierzone są wszystkie kolejne ruchy pozycjonowania absolutnego.

2. Pozycjonowanie z jedną prędkością: Moduł przemieszcza się do pozycji docelowej ze stałą prędkością, automatycznie zwalniając w miarę zbliżania się do celu. Jest to najprostszy i najczęściej stosowany tryb pozycjonowania dla ruchów stołu punkt-punkt.

3. Pozycjonowanie ze zmienną prędkością: Prędkość osi może być zmieniana podczas ruchu — sterownik PLC zapisuje nową wartość prędkości do pamięci BFM podczas trwania ruchu, a moduł przyspiesza lub zwalnia do nowej prędkości bez zatrzymywania się.

4. Pozycjonowanie dwuprędkościowe: Moduł wykonuje ruch początkowo z dużą prędkością, a następnie automatycznie przełącza się na niższą prędkość w programowalnej pozycji pośredniej przed osiągnięciem ostatecznego celu. Ten tryb jest używany w zastosowaniach wymagających szybkiego podejścia i powolnego końcowego ustalania pozycji — na przykład podejście narzędzia do przedmiotu obrabianego.

5. Operacja z jedną prędkością z przerwania: Oś porusza się ze stałą prędkością do momentu otrzymania sygnału przerwania (wejście sprzętowe), po czym moduł rejestruje aktualną pozycję, zwalnia do zatrzymania i opcjonalnie kontynuuje ruch do nowego celu. Ten tryb obsługuje cięcie wyzwalane znacznikiem rejestracyjnym, cięcie w locie i synchronizowane naklejanie etykiet, gdzie punkt zadziałania jest definiowany przez fizyczny czujnik, a nie zaprogramowaną pozycję.

6. Operacja ze stałą prędkością (JOG): Oś porusza się ciągle z zadaną prędkością bez określonego celu pozycji. Używany do ręcznego pozycjonowania podczas konfiguracji maszyny, pracy ze stałą prędkością napędu pasowego i ruchów testowych.

7. Operacja z poleceniem zewnętrznym: Moduł otrzymuje polecenia operacyjne (start, stop, deceleracja) z zewnętrznych wejść sprzętowych zamiast zapisów do rejestrów BFM — przydatne w przypadku krytycznych wymagań bezpieczeństwa zatrzymania i dla maszyn, gdzie wymagane jest nadpisanie sterowania na poziomie sprzętowym.

Konfiguracja wieloosiowa — skalowanie od 1 do 8 niezależnych osi

Pojedynczy FX2N-1PG-E steruje jedną osią. Maszyna wymagająca wielu niezależnie sterowanych osi pozycjonujących dodaje jeden moduł na oś, do limitu typu sterownika PLC. Dla FX2N i FX3U, osiem modułów zapewnia osiem jednoczesnych niezależnych osi — każda z własnym wyjściem impulsowym, licznikiem pozycji, możliwością powrotu do pozycji zerowej i siedmioma trybami pracy — z jednego sterownika PLC.

Każdy moduł zajmuje 8 punktów I/O w liczbie punktów I/O sterownika PLC, a adresowanie instrukcji FROM/TO wykorzystuje numer modułu (K0 dla pierwszego modułu, K1 dla drugiego itd.) do kierowania odczytów i zapisów do odpowiedniego BFM modułu. Wszystkie osie mogą jednocześnie wykonywać niezależne ruchy pozycjonowania, ponieważ procesor pozycjonowania każdego modułu działa autonomicznie — sterownik PLC inicjuje ruchy, zapisując do BFM każdego modułu i monitoruje zakończenie, odczytując słowa stanu, ale generowanie impulsów odbywa się w własnym sprzęcie każdego modułu, całkowicie odseparowanym od cyklu skanowania sterownika PLC.

Dla sterowników PLC FX2NC (które używają kompaktowego formatu złącza), wymagany jest adapter interfejsu FX2NC-CNV-IF między sterownikiem PLC a każdym FX2N-1PG-E, z maksymalnie 4 jednostkami. Dla sterowników PLC FX3UC wymagany jest ten sam adapter, a do 7 lub 8 jednostek można podłączyć w zależności od konkretnej konfiguracji FX3UC.

Format wyjścia impulsowego i kompatybilność sterowników

FX2N-1PG-E wyprowadza ciągi impulsów przez dwa zaciski: FP (Forward Pulse) i RP (Reverse Pulse), lub odpowiednio jako PULSE i SIGN w niektórych konfiguracjach połączeń. Wyjścia z otwartym kolektorem współpracują ze wzmacniaczami napędu, które akceptują jeden z następujących sposobów:

Wejście dwuimpulsowe (FP/RP): Impulsy na zacisku FP sterują obrotem do przodu; impulsy na zacisku RP sterują obrotem do tyłu. Wiele sterowników silników krokowych i starszych wzmacniaczy serwo używa tego interfejsu.

Wejście impuls + kierunek (PULSE/SIGN): Zacisk PULSE generuje ciąg impulsów niezależnie od kierunku; zacisk SIGN przenosi sygnał kierunku (wysoki = do przodu, niski = do tyłu). Nowsze wzmacniacze serwo, w tym własne serie MR-J i MR-JE firmy Mitsubishi, powszechnie używają tego formatu.

Wyjście działa przy zasilaniu 5V do 24V DC, przy czym rzeczywiste napięcie wyjściowe jest ustawiane przez wymagania obwodu wejściowego podłączonego napędu — wyjście z otwartym kolektorem jest podciągane do zasilania wejściowego napędu przez odpowiedni rezystor lub własny obwód podciągający napędu.

FAQ

P1: FX2N-1PG-E używa instrukcji FROM/TO. Czy to oznacza, że ruch pozycjonowania jest ograniczony cyklem skanowania sterownika PLC?

Nie. Instrukcje FROM/TO jedynie przesyłają dane poleceń (docelowa pozycja, docelowa prędkość, tryb) z rejestrów danych sterownika PLC do pamięci buforowej modułu i odczytują informacje o stanie.

Rzeczywiste generowanie impulsów — ciąg impulsów 100 kHz — jest produkowane przez własny dedykowany procesor sprzętowy modułu, niezależnie od cyklu skanowania sterownika PLC. Po tym, jak sterownik PLC zapisze polecenie i ustawi flagę startu za pomocą instrukcji TO, moduł autonomicznie wykonuje cały ruch pozycjonowania.

Sterownik PLC może wykonywać inną logikę drabinkową z normalną szybkością skanowania; wyjście impulsowe modułu nie jest tym dotknięte.

P2: Jak FX2N-1PG-E obsługuje śledzenie pozycji — czy odczytuje sprzężenie zwrotne z enkodera?

FX2N-1PG-E nie posiada wejścia enkodera. Utrzymuje śledzenie pozycji poprzez zliczanie impulsów, które wyprowadza — każdy impuls wyjściowy zwiększa lub zmniejsza wewnętrzny licznik pozycji modułu, który jest odczytywalny przez sterownik PLC za pomocą instrukcji FROM.

Jest to metoda śledzenia pozycji w pętli otwartej: licznik pozycji odzwierciedla to, co moduł nakazał, a nie to, co silnik faktycznie osiągnął.

W przypadku serwonapędów z własnym sterowaniem w pętli zamkniętej enkodera, wzmacniacz serwo obsługuje dokładność pozycji wewnątrz napędu; licznik pozycji FX2N-1PG-E stanowi odniesienie polecenia.

W zastosowaniach z silnikami krokowymi bez sprzężenia zwrotnego enkodera, dokładność pozycji zależy od tego, czy silnik krokowy nie gubi kroków pod obciążeniem.

P3: Jakie sygnały podłącza się do zacisków DOG i ZRN i czy są one wymagane dla wszystkich trybów pracy?

Zaciski DOG (punkt zbliżeniowy) i ZRN (powrót do zera) są używane specjalnie dla trybu pracy Powrót do pozycji zerowej maszyny. DOG jest zazwyczaj czujnikiem zbliżeniowym lub wyłącznikiem krańcowym, który sygnalizuje modułowi decelerację z dużej prędkości powrotu do pozycji zerowej do prędkości pełzania, gdy oś zbliża się do mechanicznej pozycji zerowej.

ZRN to ostateczny sygnał znacznika zerowego (często impuls Z enkodera serwonapędu lub oddzielny precyzyjny przełącznik), który sygnalizuje dokładną pozycję zerową.

Oba wejścia są wymagane do niezawodnego powrotu do pozycji zerowej. W trybach pracy, które nie obejmują powrotu do pozycji zerowej (pozycjonowanie z jedną prędkością, JOG itp.), zaciski te nie są używane, a tryb może działać bez podłączonych tych wejść.

P4: Czy FX2N-1PG-E może być używany ze sterownikami PLC FX1S lub FX1N?

FX2N-1PG-E jest kompatybilny ze sterownikami PLC FX2N, FX3U, FX2NC (przez FX2NC-CNV-IF) i FX3UC (przez FX2NC-CNV-IF lub FX3UC-1PS-5V).

Nie jest kompatybilny ze sterownikami PLC FX1S ani FX1N, które mają inną architekturę magistrali rozszerzeń i nie obsługują komunikacji modułów funkcji specjalnych za pomocą instrukcji FROM/TO w taki sam sposób, jak seria FX2N/FX3U.

W zastosowaniach FX1N wymagających jednoosiowego pozycjonowania impulsowego, odpowiednim modułem jest FX1N-1PG-E.

P5: Jak skonfigurowana jest rampa przyspieszenia i deceleracji w FX2N-1PG-E?

Rampy przyspieszenia i deceleracji są konfigurowane poprzez zapisanie odpowiednich wartości do rejestrów BFM modułu przed lub podczas pracy.

Rampę można ustawić jako wartość czasową (czas od startu do maksymalnej prędkości i od maksymalnej prędkości do zatrzymania) lub jako liczbę impulsów, nad którymi odbywa się rampa. 

Obsługiwane jest zarówno automatyczne sterowanie rampą (moduł oblicza rampę na podstawie prędkości początkowej, maksymalnej prędkości i skonfigurowanego czasu rampy), jak i ręczna zmiana prędkości rampy (sterownik PLC zapisuje nowe wartości prędkości podczas ruchu, a moduł śledzi zadaną prędkość).

Prędkość początkowa (prędkość, przy której wydawany jest pierwszy impuls) jest również konfigurowalna, co pozwala na rozpoczęcie rampy od dowolnej prędkości, którą kombinacja napędu i silnika może obsłużyć bez zatrzymania.