光纖連接器研磨機(jī)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

光纖連接器是光纖通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的光無源器件，其核心部件是光纖插針。光纖連接器制造過程中的一道重要工序就是利用光纖連接器研磨機(jī)對(duì)陶瓷插針端面進(jìn)行研磨。為了使光纖插針端面與研磨砂輪按要求接觸研磨。涉及到研磨機(jī)操作臺(tái)X、Y、A 3個(gè)軸方向上的重復(fù)定位運(yùn)動(dòng)控制。伺服控制系統(tǒng)是光纖連接器研磨機(jī)的一個(gè)重要組成部分。
伺服電機(jī)能將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移或角速度輸出，具有運(yùn)行穩(wěn)定、無自傳和快速響應(yīng)等特性，在伺服控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。
ED200伺服放大器是一種智能化的伺服電機(jī)控制器，能提供速度、位置和力矩的全數(shù)字化控制。PLC的使用可以提高伺服控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力：觸摸屏的使用可以提供清晰的人機(jī)操作界面。
本設(shè)計(jì)的研磨機(jī)伺服控制系統(tǒng)由伺服電機(jī)、ED200伺服放大器、PLC和觸摸屏4部分組成，將它們的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，極大地提高了光纖連接器的研磨質(zhì)量和成品率。

1 伺服系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理
伺服系統(tǒng)是用來控制被控制對(duì)象的某種狀態(tài)，使其能自動(dòng)地、連續(xù)地、精確地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)變化規(guī)律的一種自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于光纖連接器插針的芯徑很細(xì)，為了按照倒角要求研磨出較理想的端面，操作臺(tái)X、Y、A 3個(gè)軸方向的重復(fù)定位誤差必須控制在一定的范圍內(nèi)。ED200伺服放大器采用高響應(yīng)矢量控制，具有高精度的電流檢出能力，可以實(shí)現(xiàn)高精度、高速度和穩(wěn)定進(jìn)給，能很好滿足系統(tǒng)的控制要求。光纖連接器研磨機(jī)伺服控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖1是其閉環(huán)伺服系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)將輸出位移與設(shè)定進(jìn)行比較，自動(dòng)對(duì)位置環(huán)參數(shù)、速度環(huán)參數(shù)、電流環(huán)參數(shù)以及勵(lì)磁參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使目標(biāo)位置與實(shí)際位置趨于一致，從而達(dá)到精確定位的目的。

2 伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)在硬件上選用Kinco公司的S23型兩相伺服電機(jī)、ED200型伺服放大器以及三菱公司FX2N系列PLC和GOTl000觸摸屏。
光纖連接器伺服控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。研磨過程中涉及到水平、垂直和旋轉(zhuǎn)3種運(yùn)動(dòng)，分別由X、Y、A 3個(gè)軸的伺服電機(jī)和伺服放大器控制。3個(gè)軸的連接與控制方式類似，圖中為PLC與一個(gè)軸的伺服放大器相連的情況。

ED200伺服放大器是一款智能型全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)、控制、總線、I／O等功能，內(nèi)部可以存儲(chǔ)256段程序，每段程序又都可以存儲(chǔ)一種運(yùn)動(dòng)曲線，包含加速度、減速度、最大速度、目標(biāo)位置等重要的運(yùn)動(dòng)曲線參數(shù)，通過8個(gè)I／O口，實(shí)現(xiàn)最多128種運(yùn)動(dòng)曲線直接調(diào)用。利用ED200提供的通訊功能，外部控制器PLC可以調(diào)用ED200內(nèi)部存儲(chǔ)的256段程序并通過觸摸屏人機(jī)界面的數(shù)據(jù)輸入窗口直接修改驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部系統(tǒng)參數(shù)。
2．2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
研磨機(jī)伺服系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括ED200內(nèi)部對(duì)象(目標(biāo)位置、速度、加速度、減速度、找原點(diǎn)方式以及工作模式等)賦值和PLC編程控制。
ECO2WIN是ED200伺服放大器專用編程軟件，采用順序編程(Sequencer Programming)的方法對(duì)放大器內(nèi)部的對(duì)象賦值。由于研磨過程多次涉及到定位，因而工作模式選用位置控制模式(絕對(duì)／相對(duì)位置模式)，該模式下要定義的對(duì)象如表l所示。

ED200伺服驅(qū)動(dòng)器每段程序都有一個(gè)相應(yīng)的程序段號(hào)，在其列表內(nèi)最多包含8個(gè)具有讀寫(RW)屬性的對(duì)象。調(diào)用一段程序后，該程序段內(nèi)的所有指令會(huì)按照從上至下的順序依次執(zhí)行，這就是順序編程思想。