- 核心概念：什么是定位控制？
- 三菱定位控制系统的核心组成部分
- 实现定位控制的关键技术
- 编程与指令详解
- 调试与故障诊断
- 应用实例
- 总结与进阶
核心概念：什么是定位控制？
定位控制是运动控制的一种，其目标是让执行机构（如电机、气缸）精确地移动到指定的目标位置，并稳定地停止，与速度控制（只关心快慢）不同，定位控制更关心位置精度、停止平稳性和重复定位精度。
（图片来源网络，侵删）
在三菱的体系中，定位控制通常指脉冲输出控制，即PLC通过发送高速脉冲信号来驱动伺服电机或步进电机,从而实现精确的定位。
三菱定位控制系统的核心组成部分
一个完整的三菱定位控制系统通常由以下几个部分组成：
| 组成部分 | 作用 | 关键设备/技术 |
|---|---|---|
| 控制器 | 发出定位指令，计算运动轨迹，监控整个系统状态。 | 三菱PLC (Q系列/L系列/FX系列) - Q系列: 高性能、大型系统，支持复杂的多轴联动。 - L系列: 中型机，性价比高，功能强大。 - FX系列: 小型机，结构简单，适用于单轴或简单双轴定位。 |
| 驱动器 | 接收PLC发出的脉冲信号，并将其转换成足够大的电流来驱动电机。 | 三菱伺服驱动器 (MR-JE/J4/JE-S) - 将PLC的脉冲、方向信号（PP）或正/反转+脉冲信号（PULSE+DIR）转换为控制电机转动的电流。 |
| 执行机构 | 实际执行旋转或直线运动的部件。 | 三菱伺服电机 (MR-JE/J4/JE-S) - 旋转伺服电机: 直接输出旋转运动。 - 直线伺服电机: 直接输出直线运动，省去了丝杠等机械转换环节，精度更高。 |
| 反馈装置 | 检测电机的实际位置和速度，并反馈给驱动器，形成闭环控制。 | 伺服电机内置编码器 - 绝对值编码器: 断电后仍能记住位置，上电后无需“回零”操作。 - 增量式编码器: 断电后位置丢失，上电后需要执行“原点回归”操作。 |
| 机械传动机构 | 将电机的旋转运动转换为负载所需的直线运动或旋转运动。 | 滚珠丝杠、同步带、齿轮齿条、联轴器等，机械间隙和刚性直接影响最终定位精度。 |
| 人机界面 | 用于设置参数、启动/停止程序、监控状态和报警信息。 | 三菱触摸屏 (GOT系列) |
实现定位控制的关键技术
三菱PLC定位控制的核心在于其内置的“定位模块”或“高速脉冲输出功能”。
a. 高速脉冲输出
这是PLC实现定位的物理基础,PLC可以产生两种主要的脉冲序列：
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脉冲+方向信号
- PULS+: 正转脉冲
- PULS-: 反转脉冲
- SIGN+: 正转方向
- SIGN-: 反转方向
- 优点: 信号线少，抗干扰能力强,是目前最主流的方式。
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正/反转+脉冲信号
- CW+: 正转脉冲
- CCW+: 反转脉冲
- 优点: 接线简单,但信号线较多。
b. 定位控制模式
PLC通过不同的指令,可以让伺服系统执行多种标准化的运动模式：
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原点回归 (Home Search / Jog Return)
（图片来源网络，侵删）- 目的: 确定机械系统的“零点”位置,这是所有绝对定位的前提。
- 过程: 电机先以一定速度寻找原点减速挡块，碰到后减速,再通过编码器Z相信号或DOG信号来精确确定原点位置。
- 指令:
DSZR(Q/L系列),ZRN(FX系列)。
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点动 / 手动
- 目的: 用于调试或手动操作，让电机以较低的速度正/反向点动。
- 指令:
JOG(Q/L系列),JV(FX系列)。
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单速定位
- 目的: 以一个固定的速度移动到目标位置并停止。
- 过程: PLC发出指定数量的脉冲，驱动器控制电机加速到设定速度,然后减速停止。
- 指令:
DRVI(相对定位),DRVA(绝对定位)。
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中断定位
- 目的: 在程序执行过程中，响应外部信号（如传感器触发），立即中断当前任务,转而执行一个预设的定位任务。
- 应用: 传送带上的工件到达某个位置后,立即触发机械手抓取。
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可变速定位 (梯形/S型加减速)
- 目的: 实现更平滑的启停,减少机械冲击和振动。
- 梯形加减速: 速度曲线呈梯形，加减速过程是恒定的,适用于一般应用。
- S型加减速: 速度曲线呈S形，加减速的初始和结束阶段是平滑过渡的，适用于高精度、高速度、负载惯量大的场合,能最大程度地抑制振动。
- 指令:
PLSV(输出速度脉冲),PLSR(带加减速的定位)。
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多轴联动
- 目的: 控制多个轴按一定的轨迹（如直线、圆弧）协同运动。
- 实现: 通常需要使用运动控制模块（如QD77、QD70P），或者PLC内置的高级运动控制功能（如Q系列PLC的MC_PowerOn、MC_MoveAbsolute等指令）,这是三菱高端PLC的强项。
编程与指令详解
以最常见的 FX3U PLC + MR-JE伺服 为例：
硬件接线
- PLC
Y0(PULS+) -> 伺服驱动器PULS+ - PLC
Y1(SIGN+) -> 伺服驱动器SIGN+ - PLC
COM0-> 伺服驱动器SG(Signal Ground) - PLC
24V+-> 伺服驱动器P24+ - PLC
COM-> 伺服驱动器SON+(使能信号) - 需将伺服驱动器的控制模式设置为 “位置控制模式”。
软件编程 (使用GX Works2)
编程思想是“发脉冲，等完成”。
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初始化与原点回归
// M0: 启动原点回归信号 // Y0: 脉冲输出点 // D0: 原点回归速度 (脉冲/秒) // D2: 原点回归减速点 (脉冲数) // M8029: 指令执行完成标志 // D8069: 当前输出脉冲数 (可用于监控) LD M0 ZRN D0, D2, Y0 // 执行原点回归指令 // 参数: D0=速度, D2=减速点, Y0=起始输出点 OUT M8029 // 指令执行后，M8029会置ON一个扫描周期 RST M0 // 复位启动信号 -
绝对定位
// M1: 启动绝对定位信号 // D4: 目标位置 (脉冲数) // D6: 运行速度 (脉冲/秒) // D8: 加减速时间 (ms) LD M1 DRVA D4, D6, D8, Y0 // 执行绝对定位指令 // 参数: D4=目标位置, D6=速度, D8=加减速时间, Y0=起始输出点 OUT M8029 RST M1
对于Q/L系列PLC：
编程方式更灵活，通常使用FROM/TO指令与定位
