چگونه از تابع خروجی پالس در PLC میتسوبیشی الکتریک استفاده کنیم؟

اگر تا به حال با اتوماسیون صنعتی کار کرده اید، می دانید که کنترل دقیق پالس ستون فقرات سیستم های حرکتی است - به سرعت تسمه نقاله، موقعیت یابی موتور پله ای یا خطوط بسته بندی هماهنگ فکر کنید. به عنوان یک تامین کننده PLC میتسوبیشی الکتریک که 12 سال گذشته را صرف عیب یابی و تجهیز کارخانه ها در سرتاسر آمریکای شمالی کرده است، می توانم به شما بگویم که عملکرد خروجی پالس یکی از کم استفاده ترین (و قدرتمندترین) ویژگی ها در خط تولید میتسوبیشی است. چه یک ادغام‌کننده کوچک باشید که یک نمونه اولیه را آزمایش می‌کند یا یک مدیر کارخانه که یک خط 20 ساله را ارتقا می‌دهد، دریافت صحیح خروجی پالس می‌تواند زمان‌های چرخه را کاهش دهد، خطاها را کاهش دهد و هزاران نفر را در زمان خرابی برنامه‌ریزی نشده نجات دهد. امروز، من دقیقاً نحوه استفاده از این عملکرد را با نکات واقعی و توصیه‌های محصولی که تیم من به آن سوگند یاد می‌کند، توضیح می‌دهم.

اول، بیایید یک چیز را واضح بگوییم: عملکرد خروجی پالس میتسوبیشی یک ابزار یکسان نیست. در CPU های خاص، ماژول های ارتباطی و واحدهای شبکه تعبیه شده است و انتخاب سخت افزار مناسب نیمی از کار است. من تیم‌های زیادی را دیده‌ام که یک PLC تصادفی گرفته‌اند، یک موتور را به برق وصل کرده‌اند و تعجب می‌کنند که چرا پالس‌ها ثبت نمی‌شوند - معمولاً به این دلیل که واحد پایه‌شان از قطارهای پالس پرسرعت پشتیبانی نمی‌کند. بیایید با سخت افزار اصلی که نیاز دارید شروع کنیم، زیرا بدون قطعات مناسب، حتی بهترین برنامه نویسی نیز کار نخواهد کرد.

اگر با سیستم‌های قدیمی‌تر سری A یا Q MELSEC کار می‌کنید، A3ACPU R21 اسب کاری است که من برای چندین دهه برای برنامه‌های با اندازه متوسط ​​مشخص کرده‌ام. این CPU جمع و جور تا 4 محور خروجی پالس در 100 کیلوهرتز را پشتیبانی می کند، که برای کارهای نوار نقاله کوچک تا متوسط ​​یا موقعیت یابی عالی است. هنگامی که آن را با یک شبکه برای ارتباط یکپارچه بین PLC خود و سایر دستگاه‌ها جفت می‌کنید، واحد شبکه Mitsubishi PLC A1SJ72QBR15 Melsec Electric 10 ایده‌آل است - انتقال داده با سرعت بالا بین ماژول‌های CPU و I/O شما انجام می‌شود، بنابراین سیگنال‌های پالس شما در اواسط چرخه به تأخیر نمی‌افتند. من از این ترکیب برای یک کارخانه بسته بندی تنقلات استفاده کرده ام که نیاز به همگام سازی 12 سر برچسب دار داشت و به مدت 3 سال بدون هیچ مشکلی کار کرد.

برای سیستم‌های جدیدتر و با کارایی بالا سری IQ-R، واحد پایه اصلی R38B میتسوبیشی Electric Automation MELSEC PLC IQ-R Series Main Base R38B است. این واحد پایه تا 8 محور خروجی پالس را با سرعت تا 200 کیلوهرتز پشتیبانی می‌کند، که برای برنامه‌های پرسرعت مانند بسته‌بندی رباتیک یا بسته‌بندی با سرعت بالا ضروری است. همچنین قابل گسترش است، بنابراین می‌توانید با رشد خط خود بدون تعویض کل پایه، محورهای اضافی اضافه کنید. اگر نیاز به افزودن ارتباط سریال دارید (مانند اتصال رابط انسان و ماشین یا HMI، برای تنظیم پارامترهای پالس در لحظه)، ماژول ارتباطی Mitsubishi Plc FX5-232ADP می‌توانید استفاده کنید. ما این ماژول را برای یک سازنده قطعات خودرو نصب کردیم که به تکنسین هایی برای تنظیم سرعت پالس بدون خاموش کردن خط نیاز داشت و زمان تنظیم را در ماه اول 75 درصد کاهش داد.

صبر کنید، یک نکته سخت افزاری کلیدی دیگر: اگر از شبکه های CC-Link استفاده می کنید (فوق العاده رایج برای سیستم های میتسوبیشی)، Mitsubishi A1SJ71BR11 ماژول اصلی CC-Link است که برای اطمینان از اینکه سیگنال های پالس شما به طور قابل اعتماد در شبکه شما منتقل می شوند، به آن نیاز دارید. من این را در اوایل کارم به سختی یاد گرفتم - ما A1SJ71BR11 را با ارتقای مرکز توزیع 200 خطی نادیده گرفتیم و سیگنال‌های پالس در فواصل طولانی افت می‌کردند و باعث می‌شد پالت‌های دارای برچسب اشتباه باشند. تعویض آن در فوراً این مشکل را برطرف کرد و از آن زمان تاکنون خطای پالس مربوط به فاصله نداشته ایم.

اکنون که سخت افزار شما مرتب شده است، بیایید در مورد برنامه نویسی صحبت کنیم. نرم‌افزار GX Works3 میتسوبیشی استانداردی برای برنامه‌نویسی PLC آن‌ها است و دارای یک جادوگر خروجی پالس اختصاصی است که راه‌اندازی را آسان‌تر از آنچه به نظر می‌رسد، می‌دهد. بیایید روند گام به گام را با استفاده از یک مورد معمول بررسی کنیم: کنترل یک موتور پله ای برای حرکت نوار نقاله 500 میلی متر با سرعت 100 میلی متر در ثانیه و سپس توقف.

ابتدا GX Works3 را باز کنید و یک پروژه جدید برای PLC خاص خود ایجاد کنید. فرض کنید از A3ACPU R21 استفاده می‌کنید، آن را از منوی کرکره‌ای CPU انتخاب کنید، زیرا برای 4 محور خروجی پالس از قبل پیکربندی شده است. سپس به تب "Motion" بروید و "Pulse Output Wizard" را انتخاب کنید. این جادوگر شما را از طریق تمام پارامترهای حیاتی راهنمایی می کند، و توصیه می کنم ابتدا آنها را تنظیم کنید:

1. نام محور: نام محور خود را مشخص کنید، مانند "Conveyor_Axis"، تا آن را با محورهای دیگر مخلوط نکنید.
2. پورت خروجی: اگر CPU شما دارای خروجی پالس داخلی است، معمولا به Y0، Y1، Y2 و Y3 اختصاص داده می شود. برای ماژول های خارجی، پورت را از واحد شبکه خود اختصاص می دهید (مانند A1SJ72QBR15) - برای جلوگیری از اشتباهات سیم کشی، پین اوت ماژول را دوباره بررسی کنید.
3. نوع پالس: بین پالس+جهت یا دو پالس (پالس CW/ پالس CCW) انتخاب کنید. اکثر موتورهای پله ای از پالس+جهت استفاده می کنند، بنابراین پیش فرضی است که من برای 90 درصد از برنامه ها استفاده می کنم.
4. حداکثر سرعت و شتاب / کاهش سرعت: برای مثال نوار نقاله ما، حداکثر سرعت را روی 100mm/s²، شتاب را روی 500mm/s² و کاهش سرعت را روی 500mm/s² تنظیم کنید. این کار شروع و توقف نرم را تضمین می کند که باعث کاهش سایش موتور و جلوگیری از آسیب محصول می شود.

هنگامی که جادوگر تمام شد، یک بلوک از منطق نردبان یا متن ساختار یافته برای پیاده سازی دریافت خواهید کرد. برای حرکت ساده ما، منطق به این صورت خواهد بود: یک سیگنال شروع (مثلاً از یک حسگر مجاورت) فرمان خروجی پالس را فعال می‌کند، که به محور می‌گوید با پارامترهایی که ما تنظیم کرده‌ایم 500 میلی‌متر حرکت کند. سیگنال تنظیم مجدد در صورت نیاز، پالس را متوقف می کند.

اما اینجاست که اکثر مردم اشتباه می‌کنند: آنها منطق را بدون بار آزمایش می‌کنند، و کار می‌کند، اما وقتی موتور را وصل می‌کنند، پالس‌ها خیلی ضعیف می‌شوند یا محور حرکت نمی‌کند. سیگنال های خروجی پالس از PLC ها ولتاژ پایین (معمولاً 5 ولت) هستند، بنابراین شما به یک ماژول درایور پالس برای تقویت سیگنال برای اکثر موتورهای استپر یا سروو نیاز دارید. من همیشه توصیه می کنم خروجی PLC خود را با یک درایور سازگار جفت کنید. برگه اطلاعات موتور را برای ولتاژ ورودی مورد نیاز بررسی کنید و مطمئن شوید فرکانس پالس شما با حداکثر ورودی درایور مطابقت دارد. به عنوان مثال، اگر موتور شما به پالس های 100 کیلوهرتز نیاز دارد، مطمئن شوید که CPU یا واحد شبکه شما می تواند با این سرعت خروجی داشته باشد (A3ACPU R21 می تواند، اما برخی از CPU های قدیمی سری A با فرکانس 50 کیلوهرتز بالا می روند، پس دوباره بررسی کنید).

یکی دیگر از مشکلات رایج: سر و صدا. سیگنال های پالس به تداخل الکتریکی موتورها، خطوط برق یا سایر I/O حساس هستند. برای رفع این مشکل، من همیشه از کابل محافظ برای خطوط خروجی پالس استفاده می‌کنم و محافظ را فقط در یک انتها (معمولاً سمت PLC) زمین می‌گیرم تا از حلقه‌های زمین جلوگیری کنم. برای خطوط بیشتر از 10 متر، از سیگنال های پالس دیفرانسیل استفاده کنید (بیشتر ماژول های مدرن میتسوبیشی از این پشتیبانی می کنند)، زیرا در برابر نویز مقاوم تر هستند. من این ترفند را پس از خراب شدن سیگنال‌های پالس کارخانه توسط یک ربات جوشکاری در نزدیکی که به کابل‌های دیفرانسیل سوئیچ می‌کرد، یاد گرفتم و این مشکل را یک شبه برطرف کرد.

اکنون، بیایید در مورد موارد استفاده پیشرفته صحبت کنیم، زیرا خروجی پالس فقط برای حرکت های ساده نقطه به نقطه نیست. اگر به حرکت همزمان نیاز دارید (مانند دو نوار نقاله که برای تراز کردن جعبه‌ها به صورت همگام حرکت می‌کنند)، می‌توانید از عملکرد "درون یابی" میتسوبیشی برای خروجی پالس استفاده کنید. این به شما امکان می دهد دو محور را به طور همزمان کنترل کنید، بنابراین سرعت و موقعیت آنها با 0.1 میلی متر مطابقت دارد. برای این کار، شما به یک CPU سطح بالاتر مانند واحد پایه R38B سری IQ-R نیاز دارید که از درون یابی تا 8 محور پشتیبانی می کند. ما از این برای یک خط پر کردن بطری استفاده کردیم، که در آن دو نوار نقاله باید بطری‌ها را با خروجی پالس درون‌یابی شده با نازل‌های پرکننده، ناهماهنگی‌ها را تا 90 درصد کاهش می‌دادند.

نکته پیشرفته دیگر: استفاده از خروجی پالس برای بازخورد رمزگذار؟ انتظار، بدون انتظار، خروجی پالس از PLC فرمانی به موتور است و رمزگذارها برای تایید موقعیت بازخورد می دهند. اما می توانید از عملکرد شمارنده سرعت بالا (HSC) PLC برای خواندن پالس های رمزگذار و تنظیم خروجی پالس PLC در زمان واقعی استفاده کنید. به عنوان مثال، اگر رمزگذار نوار نقاله شما پالس هایی را ارسال می کند که نشان می دهد خیلی کند حرکت می کند، PLC می تواند فرکانس پالس را افزایش دهد تا سرعت آن را افزایش دهد. این کنترل حلقه بسته، «دنبال کردن موقعیت» نامیده می‌شود و برای برنامه‌هایی که به دقت بالایی نیاز دارند، بازی را تغییر می‌دهد.

صبر کنید، بیایید به سخت افزار برگردیم تا مطمئن شویم که قطعات مناسب را برای پروژه خود انتخاب می کنید. اگر روی یک ماشین کوچک با 1 تا 2 محور کار می کنید، سری FX5 با خروجی پالس داخلی ممکن است کافی باشد، اما اگر در حال گسترش یک خط با چندین محور هستید یا به ارتباط شبکه نیاز دارید، سری A یا سری IQ-R ضروری است. من همیشه A1SJ71BR11 را برای شبکه‌های CC-Link، A3ACPU R21 برای پروژه‌های با اندازه متوسط، واحد پایه R38B برای پروژه‌های IQ-R با کارایی بالا، FX5-232ADP برای ارتباطات، و A1SJ72QBR15 را برای توسعه شبکه نگهداری می‌کنم. نرخ برای برنامه هایی که پشتیبانی می کنیم.

بیایید این را با یک مثال مشتری واقعی آزمایش کنیم: یکپارچه اتوماسیون سفارشی سال گذشته با من تماس گرفت و با یک ماشین برچسب‌گذاری جدید دست و پنجه نرم کرد. آن‌ها از یک PLC قدیمی استفاده می‌کردند، و خروجی پالس آنها باعث می‌شد 2 درصد مواقع توزیع‌کننده برچسب به اشتباه تغذیه شود. ما یک A3ACPU R21 را تعویض کردیم، آن را با واحد شبکه A1SJ72QBR15 جفت کردیم و از FX5-232ADP برای اتصال HMI آنها استفاده کردیم. ما پارامترهای پالس را روی 150 کیلوهرتز تنظیم کردیم، کابل محافظ دیفرانسیل اضافه کردیم و جادوگر را برای همگام سازی خروجی پالس با رمزگذار نوار نقاله پیکربندی کردیم. در عرض یک هفته، تغذیه نادرست به 0.01٪ کاهش یافت و یکپارچه ساز از همان تنظیمات برای 6 دستگاه دیگر استفاده کرد. این قدرت درست کردن سخت افزار و برنامه نویسی است.

اکنون، اگر آماده اجرای خروجی پالس در PLC میتسوبیشی خود هستید، یا اگر پروژه ای دارید که در آن با قابلیت اطمینان پالس مشکل دارید، تیم من می تواند کمک کند. ما همه چیز را از میزهای آزمایشی کوچک 2 محوره گرفته تا خطوط کامل تولید با 12 محور را پشتیبانی کرده‌ایم و می‌توانیم به شما در انتخاب سخت‌افزار مناسب (از A1SJ71BR11 تا واحد پایه IQ-R R38B) و برنامه‌ریزی آن کمک کنیم تا دقیقاً نیازهای شما را برآورده کند. خواه برای سخت‌افزار، عیب‌یابی راه‌اندازی فعلی، یا پشتیبانی برنامه‌نویسی سفارشی به پیشنهاد قیمت نیاز داشته باشید، برای بحث در مورد پروژه خود با تیم ما تماس بگیرید. ما با یکپارچه‌سازها، مدیران کارخانه و ماشین‌سازان سفارشی در سرتاسر آمریکای شمالی کار می‌کنیم و هدف ما این است که مطمئن شویم کنترل پالس شما تا حد امکان روان کار می‌کند.

قبل از پایان، خلاصه ای سریع از مراحل کلیدی استفاده از خروجی پالس در PLC میتسوبیشی شما:

1. سخت افزار مناسب را بر اساس تعداد محورها، نیازهای سرعت و نیازهای شبکه خود انتخاب کنید (ماژول هایی مانند واحد پایه A1SJ71BR11، A3ACPU R21 یا R38B را فراموش نکنید).
2. از جادوگر خروجی پالس GX Works3 برای پیکربندی پارامترهای محور، نوع پالس، سرعت و شتاب خود استفاده کنید.
3. منطق تولید شده را پیاده سازی کنید و در صورت نیاز یک درایور پالس اضافه کنید.
4. برای جلوگیری از مشکلات نویز از کابل محافظ برای خطوط پالس و سیگنال دیفرانسیل برای مسافت های طولانی استفاده کنید.
5. ابتدا با بار کم تست کنید، سپس پارامترها را برای موتور و کاربرد خاص خود تنظیم کنید.

مراجع:
میتسوبیشی الکتریک. (دوم). مشخصات MELSEC A Series A3ACPU R21. از اسناد رسمی سازنده بازیابی شده است
میتسوبیشی الکتریک. (دوم). برگه داده واحد پایه MELSEC IQ-R Series R38B. از اسناد رسمی سازنده بازیابی شده است
میتسوبیشی الکتریک. (دوم). راهنمای کاربر ماژول Master A1SJ71BR11 CC-Link. از اسناد رسمی سازنده بازیابی شده است
میتسوبیشی الکتریک. (دوم). راهنمای نصب ماژول ارتباطی FX5-232ADP. از اسناد رسمی سازنده بازیابی شده است
میتسوبیشی الکتریک. (دوم). نکات کاربردی کنترل حرکت واحد شبکه A1SJ72QBR15. از اسناد رسمی سازنده بازیابی شده است