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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ApplicationofMitsubishiPLCandPositioningModuleinAutomatedImprinterofOilDrillRodSunJinAbstract:InthisarticlewemainlydiscusstheprocesstocontroltheACservomotor'sprecicepositioningwithservodriverusingMitsubishiQseriesPLCandpositioningmoduleQD75,tocarryouttheimprintingtaskaccurately.Keywords:positioningmoduleservodriveservomotor1引言石油钻杆自动刻印机是应用于石油钻杆接头打刻生产批号的全自动设备。该套设备是日本20世纪80年代的产品，20世纪90年代从日本全套引进，其所用电控系统采用老式日立PLC、安川直流伺服电机，电控程序复杂且电控元件日趋老化，不再适应长时间、大批量的生产，经常需要检修和维护，不但加大了生产成本，而且容易耽误工期。2003年应华北石油管理局钻杆有限公司要求对其电控系统进行更新改造，选用三菱Q系列PLC代替原有的PLC、用三洋交流伺服电机取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、回转用伺服电机。石油钻杆的钻杆接头分为：BOX接头和PIN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，选字用伺服电机带动刻字盘旋转定位（操作员预先在触摸屏上设置所需打刻的字符，每个字符有一个固定的脉冲值与其对应，由CPU计算脉冲数，QD75按脉冲数通过伺服驱动器控制伺服电机旋转定位）并打刻、调字间距用伺服电机带动BOX接头顺序旋转固定的脉冲数定位（每打完一个字符后都转动同样的距离，这个固定脉冲数可由操作员在触摸屏上设定）；当打刻PIN接头时，PIN接头上有一个铣槽，回转用伺服电机带动PIN接头旋转直到检测装置检测到铣槽后定位(只要检测到铣槽，QD75就执行定位)并打刻。设备正常工作时所有动作按顺序自动完成。其电气控制流程图如图1。图1电气控制流程图3设计思路定位模块QD75与步进马达或伺服驱动器一起使用，用来执行机器位置或速度控制的模块，它不但可以完成主要定位控制，而且可以完成OPR控制（返回原点控制）、高级定位控制、手动控制等等许多控制，其特点是启动迅速，减少了机器应答时间且其差动驱动器系统可发出最高1Mpps的高速命令，实现快速精确控制。在自动刻印机电控系统中，用QD75定位模块实现位置固定进给控制和线性控制。选字用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（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基板“0”号槽位时，其与CPU之间的输入/输出信号见图2。图2定位模块QD75与PLCCPU之间的信号定位模块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30ms。4定位脉冲的计算选字用伺服电机的刻印字盘上共有19个字符（360°），每个字符对应于一个固定的脉冲数，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8000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32000个脉冲，将32000个脉冲平均分配给19个字...