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1、三菱 PLC 定位模块在钻杆自动刻印机上的应用孙瑾中冶集团北京冶金设备研究设计总院摘要：着重论述运用三菱 Q系列PLC定位模块QD75，通过伺服驱动器控制交流伺服电机准确定位, 从而完成刻印工作。关键词： 定位模块 伺服驱动 伺服电机Application of Mitsubishi PLC and Positioning Modulein Automated Imprinter of Oil Drill RodSun Jinand positioning module QD75, to carry out the imprinting taskAbstract: In this articl

2、e we mainly discuss the process to control the AC servomotor's precice positioning with servo driver using Mitsubishi Q series PLC accurately.servomotorKeywords: positioning module servodrive1 引言化，不再适应长时间、大批量的生产，经常需要石油钻杆自动刻印机是应用于石油钻杆接头 检修和维护，不但加大了生产成本，而且容易耽打刻生产批号的全自动设备。 该套设备是日本20误工期。 2003 年应华北石油

3、管理局钻杆有限公司世纪 80 年代的产品， 20 世纪 90 年代从日本全套要求对其电控系统进行更新改造，选用三菱 Q 系引进，其所用电控系统采用老式日立PLC 、安川列 PLC 代替原有的 PLC 、用三洋交流伺服电机取直流伺服电机，电控程序复杂且电控元件日趋老代安川直流伺服电机、用触摸屏（GOT ）更替原机旁操作箱上的拨码开关、数显块、计数器及部动完成。其电气控制流程图如图1。分开关按钮等，用Q系列PLC的定位模块 QD75取代了原来的位置组件后，使电控系统大大简化且易于维护和操作。2刻印机基本原理及工作流程该套设备上有3台交流伺服电机,分别是：选字用伺服电机、调字间距用伺服电机、回转用伺

4、服电机。石油钻杆的钻杆接头分为：BOX接头和PIN电气控制流程图接头（BOX接头需要将生产批号打刻在内壁上,PIN接头需要将生产批号打刻在外壁上）。当打刻BOX接头时，需将接头套在刻字盘外，选字用伺设计思路服电机带动刻字盘旋转定位（操作员预先在触摸屏定位模块QD75与步进马达或伺服驱动器上设置所需打刻的字符，每个字符有一个固定的脉起使用，用来执行机器位置或速度控制的模块,冲值与其对应，由 CPU计算脉冲数，QD75按脉它不但可以完成主要定位控制，而且可以完成冲数通过伺服驱动器控制伺服电机旋转定位）并打OPR控制（返回原点控制）、高级定位控制、手刻、调字间距用伺服电机带动 BOX接头顺序旋转动控

5、制等等许多控制，其特点是启动迅速，减少固定的脉冲数定位（每打完一个字符后都转动同样了机器应答时间且其差动驱动器系统可发出最高的距离，这个固定脉冲数可由操作员在触摸屏上设IMpps的高速命令，实现快速精确控制。定）；当打刻PIN接头时，PIN接头上有一个铳槽,回转用伺服电机带动PIN接头旋转直到检测装置在自动刻印机电控系统中，用QD75定位模检测到铳槽后定位（只要检测到铳槽，QD75就执行块实现位置固定进给控制和线性控制。选字用定位）并打刻。设备正常工作时所有动作按顺序自QD75固定进给控制和 OPR控制,由伺服电机带动刻字盘旋转，按照操作员在触摸屏上设置的刻印字符，每旋转一次找到一个字符并打刻

6、（每次的旋转量由CPU计算并发送给 QD75，QD75再将该脉冲发送给伺服驱动器进而控制伺服电机）打刻完最后一个字符后刻字盘自动返回原点，等待下一个需要打刻生产批号的钻杆接头；调字间距用QD75固定进给控制，由伺服电机仅在每打刻一个字符后带动接头顺序转动固定的距离；回转采用QD75线性控制。定位模块 QD75使用32点输入和32点输出与PLC的CPU交换数据。当 QD75插在PLC基X0QD75就縉Y0 iPLC就堵xt同松标志YI iXIVi禁用Xi'VJ 1X4fel；Y4轴1X5轴2M代时ON:Y5 '轴2轴停止X6X7 ,却Y7轴JXlt雅1ve轴正转KXJ起动X9絶2

7、出错期剧vy轴3倒特J0G也动XA辂3YA鈿J止转KX直曲XBVB抽4剖转JOG起；）xc i辄1VC轴1起功xn刑2tl'YD轴2创转J00起功XE i轴3YE柚3正转K）G起琳XR .轴4YF轴J洌转IOG赴功XIO轴1YlO轴IXII起动完咸VII鈿3宦垃起动Xl2轴3YI2軸JXU轴4vn袖4XI4轴1VI4抽1XI5他2崔世完成YI5铀2执厅«止标霊XL* !轴3YI6tft 3XL7YI7轴4XLSVISXI*YI9XIAVIAXIO奈用VltixtcVICxldVIDXLEVIEXEfVIFQD 防一PKCFU円匚板0”号槽位时，其与CPU之间的输入/输出信号图

8、2 定位模块QD75与PLC CPU之间的信号见图2。定位模块 QD75与伺服驱动器之间的连接,根据所需定位功能，确定其输入/输出端子接线。本刻印机电控系统中定位模块QD75与伺服驱动器QS1A03AA （三洋）之间的具体联线如图3，为满足定位精度及速度要求，将定位加速时间和减速时间设为 30 ms。4定位脉冲的计算选字用伺服电机的刻印字盘上共有19个字其中有一个字符较宽，占2个字符位，所以刻字盘上共计有20个字符位。伺服电机轴旋转一周需8 000个脉冲，由于装有减速比为 1： 4的减速机,故刻字盘旋转一周需要32 000个脉冲，将32 000个脉冲平均分配给 19个字符（20个字符位），则每

9、个字符位之间间隔为1 600个脉冲，即从一个字符位到相邻的下一个字符位需1 600个脉冲,荷号FUS F15OQHfttst R17OHISOEMl3CLEAR OHM4FGQ2Iaracw10TWf11HAf OU13fLS12DOr3SNP1OH0fXH7V12F211这样每个字符的定位脉冲数都应该是1 600的倍图3定位模块与伺服驱动器间联线图flr号笳FTC47FKan ryK ILiAS34CWI49ONT OU12S|砂1s-m49aji-常oji-25WHDf3T河IE羽AllWt212PLC数。开始刻印前，操作员先在触摸屏上设定好所要刻印的字符，自动刻印开始，PLC的CPU调字

10、间距用伺服电机每次旋转定位的距离是设定好的第一个刻印字符的字符位脉冲数减去个固定脉冲数（可在触摸屏上设定），不需要计算。0:将差值送给定位模块，定位模块发出脉冲由回转用伺服电机每次旋转定位的距离由检测伺服驱动器控制伺服电机按其差值旋转定位并打装置决定，只要检测装置检测到PIN接头上的铳刻；打刻第二个字符时，CPU用设定的第二个字槽，电机就定位。符的字符位脉冲数减去上一个已经打刻完了的字符位脉冲数，再将差值（差值为正值则伺服电机5故障分析与处理正转，负值则反转）送给定位模块，定位模块发自动刻印机在调试过程中，在打刻BOX接出脉冲由伺服驱动器控制伺服电机按其差值旋转头时曾出现漏打字现象，即打刻一组生产批号,定位并打刻，依次类推直至操作员在触摸屏上所只漏打其中的几个字符，其余字符打刻完全正确设定的刻印字符全部打刻完毕，刻字盘自动回零且清晰，如要打刻“ BNK112003K + 2336 :实际打位，等待下一个钻杆接头。刻出来的是“ BK11003 K+ 2336。这种情况不是经常发生且没有规律，打刻100接头可能发生一次。操作方便、维护简单，不但投资小而且效果好,经观察，此现象出现时，刻字盘的旋转定位是正提高了已经老化的设备的技术装备水平。该套控确的，只是定位模块发出的“定位完了”信号脉冲制系统不仅适用于自动刻印机，也可应用于与刻太窄、