光纖連接器研磨機伺服控制系統(tǒng)設(shè)計

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對陶瓷插針端面進(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。涉及到研磨機操作臺X、Y、A 3個軸方向上的重復(fù)定位運動控制。伺服控制系統(tǒng)是光纖連接器研磨機的一個重要組成部分。
伺服電機能將輸入的電信號轉(zhuǎn)變成角位移或角速度輸出，具有運行穩(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，增強系統(tǒng)的抗干擾能力：觸摸屏的使用可以提供清晰的人機操作界面。
本設(shè)計的研磨機伺服控制系統(tǒng)由伺服電機、ED200伺服放大器、PLC和觸摸屏4部分組成，將它們的優(yōu)點結(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象的某種狀態(tài)，使其能自動地、連續(xù)地、精確地復(fù)現(xiàn)輸入信號變化規(guī)律的一種自動控制系統(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X、Y、A 3個軸方向的重復(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。光纖連接器研磨機伺服控制系統(tǒng)是一個閉環(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，自動對位置環(huán)參數(shù)、速度環(huán)參數(shù)、電流環(huán)參數(shù)以及勵磁參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使目標(biāo)位置與實際位置趨于一致，從而達(dá)到精確定位的目的。

2 伺服系統(tǒng)設(shè)計
2．1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計
本設(shè)計在硬件上選用Kinco公司的S23型兩相伺服電機、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種運動，分別由X、Y、A 3個軸的伺服電機和伺服放大器控制。3個軸的連接與控制方式類似，圖中為PLC與一個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)動器，驅(qū)動器內(nèi)部集成了驅(qū)動、控制、總線、I／O等功能，內(nèi)部可以存儲256段程序，每段程序又都可以存儲一種運動曲線，包含加速度、減速度、最大速度、目標(biāo)位置等重要的運動曲線參數(shù)，通過8個I／O口，實現(xiàn)最多128種運動曲線直接調(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)部存儲的256段程序并通過觸摸屏人機界面的數(shù)據(jù)輸入窗口直接修改驅(qū)動器內(nèi)部系統(tǒng)參數(shù)。
2．2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
研磨機伺服系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括ED200內(nèi)部對象(目標(biāo)位置、速度、加速度、減速度、找原點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)的方法對放大器內(nèi)部的對象賦值。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／相對位置模式)，該模式下要定義的對象如表l所示。

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