光纖連接器研磨機伺服控制系統設計

光纖連接器是光纖通信網(wǎng)絡(luò )中應用最廣泛的光無(wú)源器件，其核心部件是光纖插針。光纖連接器制造過(guò)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(gè)軸方向上的重復定位運動(dòng)控制。伺服控制系統是光纖連接器研磨機的一個(gè)重要組成部分。
伺服電機能將輸入的電信號轉變成角位移或角速度輸出，具有運行穩定、無(wú)自傳和快速響應等特性，在伺服控制系統中作為執行元件。
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、位置和力矩的全數字化控制。PLC的使用可以提高伺服控制系統的穩定性，增強系統的抗干擾能力：觸摸屏的使用可以提供清晰的人機操作界面。
本設計的研磨機伺服控制系統由伺服電機、ED200伺服放大器、PLC和觸摸屏4部分組成，將它們的優(yōu)點(diǎn)結合起來(lái)，極大地提高了光纖連接器的研磨質(zhì)量和成品率。

1 伺服系統的組成結構及工作原理
伺服系統是用來(lái)控制被控制對象的某種狀態(tài)，使其能自動(dòng)地、連續地、精確地復現輸入信號變化規律的一種自動(dòng)控制系統。由于光纖連接器插針的芯徑很細，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(gè)軸方向的重復定位誤差必須控制在一定的范圍內。ED200伺服放大器采用高響應矢量控制，具有高精度的電流檢出能力，可以實(shí)現高精度、高速度和穩定進(jìn)給，能很好滿(mǎn)足系統的控制要求。光纖連接器研磨機伺服控制系統是一個(gè)閉環(huán)控制系統。圖1是其閉環(huán)伺服系統框圖，系統將輸出位移與設定進(jìn)行比較，自動(dòng)對位置環(huán)參數、速度環(huán)參數、電流環(huán)參數以及勵磁參數進(jìn)行調整，使目標位置與實(shí)際位置趨于一致，從而達到精確定位的目的。

2 伺服系統設計
2．1 系統的硬件設計
本設計在硬件上選用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硬件結構如圖2所示。研磨過(guò)程中涉及到水平、垂直和旋轉3種運動(dòng)，分別由X、Y、A 3個(gè)軸的伺服電機和伺服放大器控制。3個(gè)軸的連接與控制方式類(lèi)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字伺服驅動(dòng)器，驅動(dòng)器內部集成了驅動(dòng)、控制、總線(xiàn)、I／O等功能，內部可以存儲256段程序，每段程序又都可以存儲一種運動(dòng)曲線(xiàn)，包含加速度、減速度、最大速度、目標位置等重要的運動(dòng)曲線(xiàn)參數，通過(guò)8個(gè)I／O口，實(shí)現最多128種運動(dòng)曲線(xiàn)直接調用。利用ED200提供的通訊功能，外部控制器PLC可以調用ED200內部存儲的256段程序并通過(guò)觸摸屏人機界面的數據輸入窗口直接修改驅動(dòng)器內部系統參數。
2．2 系統的軟件設計
研磨機伺服系統的軟件設計包括ED200內部對象(目標位置、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(zhuān)用編程軟件，采用順序編程(Sequencer Programming)的方法對放大器內部的對象賦值。由于研磨過(guò)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伺服驅動(dòng)器每段程序都有一個(gè)相應的程序段號，在其列表內最多包含8個(gè)具有讀寫(xiě)(RW)屬性的對象。調用一段程序后，該程序段內的所有指令會(huì )按照從上至下的順序依次執行，這就是順序編程思想。