LXM28多圈位（wèi）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 來源：行業動態瀏覽量：次

本文來源於：施家邦工控邦

本文通過LXM28多圈電機位置溢（yì）出補償（cháng）功能塊在（zài）M262和（hé）LMC078兩個伺服控製係統中不同的編程應用，展示了施耐德ESME和SoMachine全（quán）集成自（zì）動化編程軟件平台的高性能，這兩（liǎng）款軟件在完美（měi）的（de）支持了OEM PLC和Motion等設備的同時，還是（shì）一款（kuǎn）能夠提供（gòng）最佳解決方案的（de）軟件，可用於開發、配置和調試機器控製器。

01.LXM28多圈電機的優勢

LXM28伺服電機的編碼器按圈數類型分為單圈和多圈兩種，其中，28S多圈電機通過電池可以在伺服斷（duàn）電再上電後，保持住斷電前的位置，在一些不方便安裝原（yuán）點開（kāi）關的複雜的機（jī）械設備上，使（shǐ）用多圈伺服電機可以避免必須通過原點開關進行尋（xún）原點（diǎn）。另（lìng）外，在一些（xiē）因為特殊機（jī）械結構而導致尋一（yī）次原點需要很長時間的應用場合（hé），多圈電機因為不用上電每次都尋原在（zài）從而提高了效率。

02.LXM28多圈位置溢（yì）出的（de）分析

多圈伺服電（diàn）機隻向一個方向旋（xuán）轉時，因為伺服位置的值是32位（wèi）的，範（fàn）圍為-2,147,483,648到2,147,483,647，電機（jī）旋轉的圈數經過一定時間的累積，伺服電機的編碼器位置值就會（huì）發生溢出。

03.多（duō）圈伺服電機位置發生溢出後再次上電電機位置不能保持的原因

LXM28S多圈伺服電機位（wèi）置（zhì）發（fā）生溢出後，PLC的程序會自動處理這種溢出，這（zhè）樣，在不斷電源的情況下，PLC內部的浮點數（shù）形式的位置值在（zài）伺服電機的編碼器位置值發（fā）生溢出時也一直是（shì）正（zhèng）確的，但是如果（guǒ）將設備停機後斷電再次上電，就有可能發生（shēng）斷電前的伺服電（diàn）機的位置（zhì）值和上電後位置值對應不起來的情況。

也就是說再（zài）次上電電機位置不能保持的原因是因為（wéi）PLC斷電再重新上（shàng）電後沒有對LXM28S的軸位置的溢出進行補償（cháng）導致的。

當電（diàn）機往一個方向轉動的圈數足夠大時，編碼器（qì）反（fǎn）饋的位置值將超過 DINT 的限製（zhì）。溢出（chū）是發（fā）生在位置 2,147,483,647跳變到-2,147,483,648（正向），或者-2,147,483,648到2,147,483,647（反向）。

對於模（mó）數軸來（lái）說，伺服的位置值有一個變化周期，變化範圍：0~模值設（shè）定值。

例如（rú）：LXM28S的（de）模（mó）值設置為120，軸配置的齒輪比後對（duì）應的每圈位置（zhì）的是340用戶（hù）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出一次後，斷電前的軸位置（zhì）(軸名稱.lrPosition)為43.6，如果不做補償，上電後的位（wèi）置將在83.6左右，這樣（yàng），PLC上電後的位置值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接發生了移動，如果不做修正（zhèng），機器的生產將（jiāng）因此而（ér）中斷。

04.LXM28S多圈位置溢出時補償值公式

我們需要根據多（duō）圈編碼器的溢出次數和軸機械相關的參（cān）數設置，包括減速機的減速比、電機每圈旋轉時對應的用戶單位，將補（bǔ）償值計算出來，在伺（sì）服斷電再上（shàng）電後，從而實現在伺服電機沒有移動的情（qíng）況下，斷電前後PLC的（de）位置相同。

例：電（diàn）機（jī）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10，則LXM28S伺服電機每圈走過的距（jù）離是340.0*10/1，而28伺服電機（jī）每圈的脈衝數（shù）在PLC中固定為131072，伺服位置變動範圍是：-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（yīng）的用戶（hù）單位，考慮溢（yì）出次數，我們得到補償值的計算公式如下：

其中：

GearIn 和GearOut：是齒輪（lún）箱的減速（sù）比的分子和（hé）分母；

PositionResolution：為伺服電機旋轉一（yī）圈對應位置值；

ModuloValue：模值；

MOD：將補償值（zhí）轉換為模（mó）數軸位置（zhì）值的示意（yì）符號。

05.多圈位置移動溢（yì）出（chū）位置補償（cháng）的三種方法

通過選擇固定的減速比和（hé）模數值解決溢出問題

由補償值的計算公式可（kě）知，在一些特（tè）殊的條件（jiàn）下，可以不需要（yào）做補（bǔ）償，例如，恰當的選擇減（jiǎn）速比，即減速機（jī）選型時，將減（jiǎn）速比固定為2的n 次方，即4，8，16..，這樣32768除減速比就可以除盡，同時（shí）選擇合適的模數值，使每圈對應位置（zhì）工程量PositionResolution是模值ModuloValued 整數倍，例如將每（měi）圈對應位置工程（chéng）量和模數值都設為360，這樣補償（cháng）值就始終為零。

這種方法可靠性最好，不需要在（zài）PLC中對溢出編寫程序進行修正，但是在實（shí）際工（gōng）程項目中（zhōng）選擇減（jiǎn）速箱的減速比為2的n次方往往因為機械速度、解（jiě）決方案替換等（děng）的限製而變的（de）不可行（háng），模數值的選擇如果加上限製，在設計凸輪曲線時也（yě）會（huì）有很多不便之處。

通過驅動器的內部功能進行補償

通過伺服驅動（dòng）器的（de）內部功能，功能類似（sì）LXM32係列的Modulo功能，是將伺服本身32位變動範圍的位置值生成一個新的坐標係和新的位置值（zhí）），使得新的回授位置不會產生溢（yì）出，而是保持一個範圍內的數據變化。Modulo軸的工（gōng）作（zuò）示意（yì）圖如圖2所示。當設置Modulo的設置值（zhí）後，驅動器的位置變動範圍將變成0~3600.