LXM28多圈位置溢出功能塊的編程與現場調試（一）

發布日期：2022-11-25 11:19:22 來（lái）源：行業動態（tài）瀏覽量：次

本文來源於：施家邦工控邦

本文通過LXM28多圈電機位置溢出（chū）補償功能塊在M262和（hé）LMC078兩（liǎng）個伺服控製係統中（zhōng）不同的編（biān）程應用，展示了施耐德ESME和SoMachine全集成自動化編程軟件（jiàn）平台的高性能，這兩（liǎng）款軟（ruǎn）件在完美的支持了OEM PLC和Motion等設備的同時，還是一款能夠（gòu）提供最佳解決方案的軟件（jiàn），可用於開發、配置和調試機（jī）器（qì）控製器。

01.LXM28多圈電機的優勢

LXM28伺服電機的編（biān）碼器按圈數類型分為單圈和（hé）多圈兩（liǎng）種，其中（zhōng），28S多圈電機通過電池可以（yǐ）在伺服斷電再上電後，保（bǎo）持住斷（duàn）電前的（de）位（wèi）置，在一些不方便安裝原點開關的複雜的（de）機械設備上，使用多圈伺服電機可以避免必須（xū）通過原點開關進行尋原點。另外，在一些因為特殊機械結（jié）構而導致尋（xún）一次原點需要很（hěn）長時間的應用場合，多圈電機因為不用上電每次（cì）都尋原在（zài）從而提高了效率。

02.LXM28多圈位置溢出的（de）分析

多圈伺服電機隻向一個（gè）方向旋（xuán）轉時，因為伺服位（wèi）置的值是32位（wèi）的，範圍為-2,147,483,648到2,147,483,647，電機旋（xuán）轉的（de）圈數經過一定時間（jiān）的累積，伺服電機的編碼器位置值就會發生溢（yì）出（chū）。

03.多圈（quān）伺服電機位置發生溢出後再次（cì）上電電機位置不能保持的原因

LXM28S多圈伺（sì）服電機位置發生（shēng）溢出後，PLC的（de）程序會自動處理這種溢出，這樣，在不斷電源的（de）情況下，PLC內部的浮點數形式的位置值在伺（sì）服電機的編碼器位置值發生溢出時（shí）也一（yī）直是正確的，但是如果將設備（bèi）停（tíng）機後斷電再次（cì）上電，就有可能發生斷電（diàn）前（qián）的（de）伺服電機的位置值和上電後位置值對應（yīng）不起來的（de）情況。

也就是說再次上電電機位置不能保持的原因（yīn）是因為（wéi）PLC斷電再重新上電後沒（méi）有對LXM28S的軸位置的溢（yì）出進（jìn）行補償導致的。

當電機往一（yī）個方向轉動（dòng）的圈（quān）數足夠大時，編碼器（qì）反饋的位置值將超過 DINT 的限製。溢出是（shì）發生在位置 2,147,483,647跳（tiào）變到-2,147,483,648（正（zhèng）向），或者-2,147,483,648到2,147,483,647（反向）。

對於模數軸來說，伺服的（de）位置（zhì）值有一個變化周期，變化範圍：0~模值設定值（zhí）。

例如（rú）：LXM28S的（de）模值（zhí）設置為120，軸配置的齒輪比後對應的每圈位置的是340用戶單位，齒輪箱的減速比分子GearIn為10，分母GearOut為1 ，如圖（tú）1所示。

圖 1 28S軸的配置

在伺服電機的位置溢（yì）出一次（cì）後，斷電前的軸位置(軸名（míng）稱.lrPosition)為43.6，如果不做（zuò）補償，上電後的位置將在83.6左右，這樣，PLC上電後的位置值（zhí）和斷電前的位置產生偏差，上電後PLC的浮點數的位置值和機械位置直（zhí）接發生了（le）移動，如果不（bú）做修正，機器的生產將（jiāng）因此而中斷。

04.LXM28S多（duō）圈位置溢出時（shí）補償值公式

我們需要根（gēn）據多圈編碼器的溢出（chū）次數（shù）和軸機械相關的參數（shù）設置，包括減速機的減速比、電機每（měi）圈旋轉時對應的用戶單位，將（jiāng）補償（cháng）值計算出來，在伺服斷電再（zài）上電（diàn）後，從而實現在伺服電機（jī）沒有移動的情（qíng）況下，斷（duàn）電前後PLC的（de）位置相（xiàng）同。

例：電機每圈旋轉時對應的用戶單位PositionResolution等於340，減速機的GearIn等於 1，減速機的GearOut等於（yú）10，則LXM28S伺服電機每圈走過（guò）的距離是（shì）340.0*10/1，而28伺服電機每圈（quān）的脈衝數在PLC中固定（dìng）為131072，伺服位置變（biàn）動範圍是：-2,147,483,648到2,147,483,647，即-16384圈*131072~16384圈*131072-1，也就是每次發生一次溢出需要補償32768圈對應的用戶（hù）單位，考慮溢出（chū）次數，我們得到補償值（zhí）的計算公式如下：

其中：

GearIn 和GearOut：是齒輪箱的減速比的分（fèn）子和分母；

PositionResolution：為伺服電（diàn）機旋轉一圈對應位置（zhì）值；

ModuloValue：模值；

MOD：將補償值轉換為模數軸位置值的示意符（fú）號。

05.多圈位置移動溢出位置補償的三種方法

通過選擇固定的減速比和模數值解決溢出問題

由補償值的計算公（gōng）式可知，在一（yī）些特殊的條（tiáo）件下，可以不需要做補（bǔ）償，例如，恰當（dāng）的（de）選擇減速比，即減速機選型時，將減速比固定為2的n 次（cì）方，即4，8，16..，這樣32768除減速比就可以除盡，同時選擇合適的模（mó）數（shù）值（zhí），使每圈（quān）對應位置工程量PositionResolution是模值ModuloValued 整數倍，例（lì）如將每圈對應位置工程量和模數值都設為360，這（zhè）樣補償值就始終為零。

這（zhè）種方法可靠性最好，不需（xū）要在PLC中對溢出編寫程序（xù）進（jìn）行修正，但是在實際工程項目中選擇減速（sù）箱的減速比（bǐ）為（wéi）2的n次方往往因為機械速（sù）度（dù）、解決方案替換等的限製而變的不可行，模數值（zhí）的選擇如果加上限製，在設計凸輪曲線時也會有很多不便之處。

通過驅動器的內部功能進行補償

通（tōng）過伺服驅動器（qì）的內部功能，功能類似LXM32係（xì）列的Modulo功能，是將伺服本身32位變（biàn）動範圍的位置值生成一個（gè）新的坐標係和新的位置值），使得（dé）新的回（huí）授位置不會產生溢出，而是保持一個範圍內的數據變化。Modulo軸的工作示意圖如圖2所示。當（dāng）設置Modulo的設置值後，驅動器的位置變動（dòng）範圍將變成0~3600.

圖2 Modulo參（cān）數功能示意圖

伺服位置值變動範圍修改為模（mó）數值乘以減速比的整數倍，每圈對應的工程量單位，一般也采用固定值360，這樣在程序中也（yě）不需要做補償，但是目前LXM28不支持此功能。

通過功能塊在PLC內部進行補償

如果機械不（bú）允許發生變化，或（huò）者根據工（gōng）藝的變化需要使用不同的模數值（zhí），這時（shí），可以（yǐ）通（tōng）過創建功能塊並編寫程序來完成（chéng）位（wèi）置（zhì）溢出的補償。

06.M262PLC係統中的LXM28S多（duō）圈位置溢出功能塊（kuài）

在M262伺服控製係統中，采用（yòng）的是第三種位置補償的方法，即：通過創建新的FB功能塊在PLC內部進（jìn）行補償的方式。

(1)M262伺服控製係統中的（de）工作（zuò）過程（chéng）

SERCOS通信工作正常後，根據配置的軸的機械參數（減速比、每圈對應的用戶單位等（děng）等機械參數），PLC會把讀取的（de）伺服電機編碼器（qì）的位置值（zhí）翻譯成（chéng）以浮點數形式的軸的位置值。

無溢出時，FB功能塊的補償值為0。

有溢出時，FB功能塊計算出補償值，使設備斷電再上電後的（de）PLC內部位置值與外部機械的位置值保持（chí）正確的對應關係。

(2)創建FB多圈位置溢出補償功能塊

打開（kāi）EcoStruxure軟（ruǎn）件，單擊【應用（yòng）程序樹】→【Application】，選擇程序組織單（dān）元，如圖3所（suǒ）示。

圖（tú） 3 創建程序組織單元

創建名稱為【overflow_compensate】的FB多圈位置溢出補償功能（néng）塊，ST編程語言，如圖（tú）4所示。

圖 4 FB功能塊的創建

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LXM28多圈位置溢出功能塊的編程與現場調試（一）

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