Ako ste ikada radili s industrijskom automatizacijom, znate da je precizna kontrola pulsa okosnica sustava kretanja - mislim na brzinu pokretne trake, pozicioniranje koračnog motora ili sinkronizirane linije za pakiranje. Kao dobavljač Mitsubishi Electric PLC-a koji je proveo posljednjih 12 godina rješavajući probleme i opremajući tvornice diljem Sjeverne Amerike, mogu vam reći da je funkcija pulsnog izlaza jedna od najneiskorištenijih (i najmoćnijih) značajki u Mitsubishijevom asortimanu. Bez obzira jeste li mali integrator koji testira prototip ili upravitelj tvornice koji nadograđuje 20 godina staru liniju, ispravan pulsni izlaz može skratiti vrijeme ciklusa, smanjiti pogreške i uštedjeti tisuće neplaniranih zastoja. Danas vas vodim kroz to kako koristiti ovu funkciju, sa savjetima iz stvarnog svijeta i preporukama proizvoda u koje se kune moj tim.
Prvo, razjasnimo jednu stvar: Mitsubishijeva funkcija pulsnog izlaza nije alat koji odgovara svima. Ugrađen je u određene procesore, komunikacijske module i mrežne jedinice, a odabir pravog hardvera pola je uspjeha. Vidio sam previše timova koji su zgrabili nasumični PLC, uključili motor i pitali se zašto se impulsi ne registriraju - obično jer su propustili da njihova osnovna jedinica ne podržava nizove impulsa velike brzine. Počnimo s osnovnim hardverom koji će vam trebati, jer bez pravih dijelova čak ni najbolje programiranje neće raditi.
Ako radite sa starijim sustavima MELSEC A ili Q serije, A3ACPU R21 je radni konj koji sam desetljećima specificirao za aplikacije srednje veličine. Ovaj kompaktni CPU podržava do 4 osi izlaza impulsa na 100 kHz, što je savršeno za male do srednje pokretne trake ili zadatke pozicioniranja. Kada ga uparite s mrežom za besprijekornu komunikaciju između vašeg PLC-a i drugih uređaja, Mitsubishi PLC A1SJ72QBR15 Melsec Electric 10 mrežna jedinica je idealna - upravlja brzim prijenosom podataka između vašeg CPU-a i I/O modula, tako da vaši pulsni signali ne kasne usred ciklusa. Koristio sam ovu kombinaciju za tvornicu za pakiranje grickalica koja je trebala sinkronizirati 12 glava za označavanje i radila je bez ikakvih grešaka 3 godine zaredom.
Za novije sustave IQ-R serije visokih performansi, Mitsubishi Electric Automation MELSEC PLC IQ-R serije glavna baza R38B osnovna jedinica je tu gdje je. Ova osnovna jedinica podržava do 8 osi izlaznog impulsa pri brzinama do 200 kHz, što je neophodno za aplikacije velike brzine kao što su robotsko skupljanje i postavljanje ili brzo pakiranje. Također se može proširiti, tako da možete dodati dodatne osi kako vaša linija raste, a da ne mijenjate cijelu bazu. Ako trebate dodati serijsku komunikaciju (kao što je povezivanje sučelja čovjek-stroj, ili HMI, za podešavanje parametara pulsa u hodu), Mitsubishi Plc komunikacijski modul FX5-232ADP je pravi izbor. Instalirali smo ovaj modul za proizvođača autodijelova koji je trebao tehničare za prilagodbu brzine pulsa bez gašenja linije, i skratio je vrijeme prilagodbe za 75% unutar prvog mjeseca.
Čekajte, još jedna ključna hardverska napomena: ako koristite CC-Link mreže (super uobičajeno za Mitsubishi sustave), Mitsubishi A1SJ71BR11 je CC-Link glavni modul koji ćete trebati kako biste osigurali da se vaši pulsni signali pouzdano prenose kroz vašu mrežu. Naučio sam to na teži način na početku svoje karijere - preskočili smo A1SJ71BR11 na nadogradnji distribucijskog centra s 200 linija, a pulsni signali padali su na velikim udaljenostima, uzrokujući pogrešno označene palete. Njegova zamjena odmah je riješila problem i od tada nismo imali pogrešku pulsa povezanu s udaljenošću.
Sada kada je vaš hardver razvrstan, razgovarajmo o programiranju. Mitsubishijev GX Works3 softver standard je za programiranje njihovih PLC-ova, a ima namjenski čarobnjak za pulsni izlaz koji čini postavljanje lakšim nego što zvuči. Razložimo postupak korak po korak, koristeći uobičajeni slučaj upotrebe: upravljanje koračnim motorom za pomicanje pokretne trake 500 mm pri 100 mm u sekundi, a zatim zaustavljanje.
Prvo otvorite GX Works3 i izradite novi projekt za svoj specifični PLC. Recimo da koristite A3ACPU R21 - odaberite ga s padajućeg izbornika CPU jer je unaprijed konfiguriran za 4 osi izlaza impulsa. Zatim idite na karticu "Motion" i odaberite "Pulse Output Wizard". Ovaj čarobnjak će vas provesti kroz sve kritične parametre, a preporučujem da prvo postavite ove:
- Naziv osi: Imenujte svoju os nekako jasno, na primjer "Os_pokretne_osovine", tako da je ne miješate s drugim osima.
- Izlazni priključak: Ako vaš CPU ima ugrađene impulsne izlaze, oni se obično dodjeljuju Y0, Y1, Y2 i Y3. Za vanjske module, dodijelit ćete priključak iz vaše mrežne jedinice (kao što je A1SJ72QBR15) - još jednom provjerite pinout modula kako biste izbjegli pogreške u ožičenju.
- Vrsta pulsa: Odaberite između pulsa+smjer ili dva pulsa (puls desno/puls lijevo). Većina koračnih motora koristi puls+smjer, tako da je to zadana postavka koju koristim za 90% aplikacija.
- Maksimalna brzina i ubrzanje/usporavanje: Za naš primjer pokretne trake, postavite maksimalnu brzinu na 100 mm/s, ubrzanje na 500 mm/s² i usporavanje na 500 mm/s². To osigurava glatko pokretanje i zaustavljanje, što smanjuje trošenje motora i sprječava oštećenje proizvoda.
Nakon što čarobnjak završi, dobit ćete blok ljestvičaste logike ili strukturirani tekst za implementaciju. Za naše jednostavno pomicanje, logika će izgledati ovako: startni signal (od senzora blizine, na primjer) pokrenut će naredbu izlaza impulsa, koja govori osi da se pomakne 500 mm prema parametrima koje smo postavili. Signal resetiranja zaustavit će puls ako je potrebno.
Ali ovdje većina ljudi griješi: testiraju logiku bez opterećenja i radi, ali nakon što spoje motor, impulsi su preslabi ili se os ne miče. Impulsni izlazni signali iz PLC-a su niskog napona (obično 5 V), tako da će vam trebati impulsni upravljački modul za pojačavanje signala za većinu koračnih ili servo motora. Uvijek preporučujem uparivanje PLC izlaza s kompatibilnim upravljačkim programom - provjerite podatkovnu tablicu motora za zahtjeve ulaznog napona i provjerite odgovara li vaša pulsna frekvencija maksimalnom ulazu upravljačkog programa. Na primjer, ako vašem motoru trebaju impulsi od 100 kHz, provjerite može li vaš CPU ili mrežna jedinica izlaziti tom brzinom (A3ACPU R21 može, ali neki stariji CPU serije A dostižu najviše 50 kHz, pa provjerite još jednom).
Još jedna česta zamka: buka. Impulsni signali osjetljivi su na električne smetnje od motora, električnih vodova ili drugih I/O. Kako bih to popravio, uvijek koristim oklopljeni kabel za izlazne impulsne linije i uzemljujem oklop samo na jednom kraju (obično na strani PLC-a) kako bih izbjegao petlje uzemljenja. Za vodove dulje od 10 metara koristite diferencijalne impulsne signale (većina modernih Mitsubishi modula to podržava), jer su otporniji na šum. Naučio sam ovaj trik nakon što je obližnji robot za zavarivanje kvario pulsne signale postrojenja - prebacivanje na diferencijalne kabele riješilo je problem preko noći.
Razgovarajmo sada o naprednim slučajevima upotrebe jer pulsni izlaz nije samo za jednostavne pomake od točke do točke. Ako vam je potrebno sinkronizirano kretanje (kao što su dva pokretna traka koja se sinkronizirano kreću za poravnavanje kutija), možete koristiti Mitsubishijevu funkciju "interpolacije" za pulsni izlaz. To vam omogućuje upravljanje dvjema osima u isto vrijeme, tako da se njihova brzina i položaj usklađuju s točnošću od 0,1 mm. Za ovo ćete trebati CPU više klase kao što je osnovna jedinica R38B serije IQ-R, koja podržava interpolaciju do 8 osi. Koristili smo ovo za liniju za punjenje boca, gdje su dva transportera morala poravnati boce s mlaznicama za punjenje – interpolirani izlazni impuls smanjio je neusklađenost za 90%.
Još jedan napredni savjet: korištenje pulsnog izlaza za povratnu informaciju kodera? Čekaj, ne čekaj, impulsni izlaz iz PLC-a je naredba motoru, a enkoderi daju povratnu informaciju za potvrdu položaja. Ali možete koristiti PLC-ovu funkciju brzog brojača (HSC) za očitavanje impulsa enkodera i podešavanje izlaznog impulsa PLC-a u stvarnom vremenu. Na primjer, ako koder vaše transportne trake šalje impulse koji pokazuju da se kreće presporo, PLC može povećati frekvenciju impulsa kako bi ga ubrzao. Ova kontrola zatvorene petlje naziva se "praćenje položaja" i mijenja pravila igre za aplikacije koje zahtijevaju visoku točnost.
Čekaj, vratimo se na hardver kako bismo bili sigurni da birate prave dijelove za svoj projekt. Ako radite na malom stroju s 1-2 osi, serija FX5 s ugrađenim impulsnim izlazom mogla bi biti dovoljna, ali ako proširujete liniju s više osi ili vam je potrebna mrežna komunikacija, serija A ili IQ-R serija su neophodne. Uvijek držim zalihe A1SJ71BR11 za CC-Link mreže, A3ACPU R21 za projekte srednje veličine, R38B Base Unit za IQ-R projekte visokih performansi, FX5-232ADP za komunikaciju i A1SJ72QBR15 za proširenje mreže - ovo su dijelovi koje moj tim najčešće instalira i imaju stopu pouzdanosti od 95%. za aplikacije koje podržavamo.
Testirajmo ovo na primjeru stvarnog kupca: prilagođeni integrator automatizacije obratio mi se prošle godine, mučeći se s novim strojem za etiketiranje. Koristili su stari PLC, a njihov pulsni izlaz uzrokovao je pogrešno uvlačenje dozatora naljepnica u 2% slučajeva. Zamijenili smo A3ACPU R21, uparili ga s mrežnom jedinicom A1SJ72QBR15 i upotrijebili FX5-232ADP za povezivanje njihovog HMI-ja. Prilagodili smo parametre impulsa na 150 kHz, dodali diferencijalni oklopljeni kabel i konfigurirali čarobnjaka za sinkronizaciju izlaza impulsa s enkoderom pokretne trake. U roku od tjedan dana, pogrešno uvlačenje palo je na 0,01%, a integrator je upotrijebio istu postavku za još 6 strojeva. To je snaga ispravnog hardvera i programiranja.
Sada, ako ste spremni implementirati pulsni izlaz u svoj Mitsubishi PLC ili ako imate projekt u kojem se borite s pouzdanošću pulsa, moj tim vam može pomoći. Podržali smo sve, od malih ispitnih stolova s 2 osi do kompletnih proizvodnih linija s 12+ osi, i možemo vam pomoći odabrati pravi hardver (od A1SJ71BR11 do IQ-R R38B osnovne jedinice) i programirati ga da zadovolji vaše točne potrebe. Bilo da vam je potrebna ponuda za hardver, rješavanje problema za trenutnu postavku ili podrška za prilagođeno programiranje, obratite se našem timu da porazgovaramo o vašem projektu. Surađujemo s integratorima, upraviteljima tvornica i proizvođačima strojeva po narudžbi diljem Sjeverne Amerike, a naš je cilj osigurati da vaša kontrola pulsa radi što glatko.
Prije nego završim, kratki pregled ključnih koraka za korištenje pulsnog izlaza u vašem Mitsubishi PLC-u:
- Odaberite pravi hardver na temelju vašeg broja osi, potreba za brzinom i mrežnih zahtjeva (ne zaboravite module kao što su A1SJ71BR11, A3ACPU R21 ili R38B osnovna jedinica).
- Upotrijebite GX Works3 čarobnjak za pulsni izlaz da konfigurirate svoju os, vrstu pulsa, brzinu i parametre ubrzanja.
- Implementirajte generiranu logiku i dodajte upravljački program impulsa ako je potrebno.
- Koristite oklopljeni kabel za impulsne linije i diferencijalnu signalizaciju za velike udaljenosti kako biste izbjegli probleme s bukom.
- Prvo testirajte s niskim opterećenjem, a zatim prilagodite parametre za svoj specifični motor i primjenu.
Reference:
Mitsubishi Electric. (nd). Specifikacije MELSEC A serije A3ACPU R21. Preuzeto iz službene dokumentacije proizvođača
Mitsubishi Electric. (nd). Tehnička tablica osnovne jedinice MELSEC IQ-R serije R38B. Preuzeto iz službene dokumentacije proizvođača
Mitsubishi Electric. (nd). A1SJ71BR11 CC-Link glavni modul korisnički priručnik. Preuzeto iz službene dokumentacije proizvođača
Mitsubishi Electric. (nd). Vodič za instalaciju komunikacijskog modula FX5-232ADP. Preuzeto iz službene dokumentacije proizvođača
Mitsubishi Electric. (nd). A1SJ72QBR15 Napomene o primjeni kontrole kretanja mrežne jedinice. Preuzeto iz službene dokumentacije proizvođača