FX2N1PGE Mitsubishi PLC FX2N-1PG-E Modulo di posizionamento

Mitsubishi FX2N-1PG-E | Unità Generatore di Impulsi — Posizionamento a 1 Asse, Max 100kHz, 7 Modalità Operative, Posizionamento Assoluto e Relativo, Compatibile con FX2N / FX3U / FX2NC / FX3UC

Panoramica

L'unità Mitsubishi FX2N-1PG-E è l'unità generatore di impulsi che conferisce ai PLC della serie FX la capacità di controllare azionamenti per servomotori e motori passo-passo tramite un'interfaccia hardware dedicata di uscita impulsi — indipendente dalla capacità di uscita impulsi integrata del PLC stesso.

Dove le uscite a transistor integrate Y0 e Y1 dell'FX2N possono generare treni di impulsi per uno o due assi, l'FX2N-1PG-E aggiunge un processore di posizionamento dedicato per un asse aggiuntivo, con il proprio contatore di posizione, generatore di rampa di velocità e logica di modalità operativa che funzionano indipendentemente dal ciclo di scansione del PLC.

Molteplici unità FX2N-1PG-E estendono questa capacità fino a otto assi completamente indipendenti controllati da un singolo PLC FX2N o FX3U.

La filosofia di progettazione alla base dell'FX2N-1PG-E riflette l'approccio di Mitsubishi al controllo del movimento dei PLC compatti nell'era FX2N: invece di inserire la programmazione del movimento nel set di istruzioni del PLC (l'approccio adottato dai controller di movimento dedicati), l'FX2N-1PG-E gestisce la propria logica di controllo della posizione internamente e comunica con il PLC tramite memoria buffer (BFM) accessibile tramite istruzioni FROM/TO nel programma ladder del PLC.

Il PLC scrive la posizione di destinazione, la velocità di destinazione e la selezione della modalità nella BFM del modulo; il modulo esegue il movimento di posizionamento autonomamente mentre il PLC continua il suo ciclo di scansione; e il PLC rilegge la posizione effettiva, le parole di stato e i flag di completamento dalla BFM quando deve rispondere al completamento del movimento.

Questa architettura basata su BFM significa che il movimento di posizionamento viene eseguito a velocità hardware — il modulo genera treni di impulsi fino a 100 kHz senza alcuna dipendenza dal tempo di scansione del PLC.

Un PLC che esegue la scansione ogni 10 ms gestisce la propria logica alla velocità di scansione mentre l'FX2N-1PG-E aziona contemporaneamente un asse motore a 100.000 impulsi al secondo senza alcuna degradazione temporale dall'esecuzione del programma del PLC.

Specifiche Chiave

Sette Modalità Operative — Cosa Fa Ciascuna

Le sette modalità operative dell'FX2N-1PG-E coprono l'intera gamma di attività di posizionamento a singolo asse che si presentano nella progettazione pratica delle macchine:

1. Ritorno alla Posizione di Riferimento Macchina: Il modulo aziona l'asse verso una posizione di riferimento meccanica definita da un sensore di punto di prossimità (DOG) e un segnale di marca zero (ZRN).

La sequenza di homing — avvicinamento ad alta velocità, decelerazione all'ingresso DOG, velocità di creep fino alla marca zero — stabilisce il riferimento di posizione da cui vengono misurati tutti i successivi movimenti di posizionamento assoluto.

2. Posizionamento a Velocità Singola: Il modulo si sposta verso una posizione di destinazione a velocità fissa, decelerando automaticamente all'avvicinarsi della destinazione. Questa è la modalità di posizionamento più semplice e comune per movimenti di tabella punto-punto.

3. Posizionamento a Velocità Variabile: La velocità dell'asse può essere modificata durante il movimento — il PLC scrive un nuovo valore di velocità nella BFM mentre il movimento è in corso e il modulo accelera o decelera alla nuova velocità senza fermarsi.

4. Posizionamento a Doppia Velocità: Il modulo esegue il movimento inizialmente ad alta velocità, quindi passa automaticamente a una velocità inferiore in una posizione intermedia programmabile prima di raggiungere la destinazione finale. Questa modalità viene utilizzata per applicazioni che richiedono un avvicinamento rapido e un assestamento finale lento — ad esempio, l'avvicinamento di uno strumento a un pezzo.

5. Operazione a Velocità Singola con Interruzione: L'asse si muove a velocità costante fino a quando non viene ricevuto un segnale di interruzione (segnale hardware), momento in cui il modulo registra la posizione corrente, decelera fino a fermarsi e opzionalmente continua verso una nuova destinazione. Questa modalità supporta il taglio basato su marca di registrazione, il taglio volante e l'applicazione di etichette sincronizzate in cui il punto di attuazione è definito da un sensore fisico piuttosto che da una posizione programmata.

6. Operazione a Velocità Costante (JOG): L'asse si muove continuamente a una velocità comandata senza una destinazione di posizione definita. Utilizzato per il jogging manuale durante la configurazione della macchina, l'operazione a velocità costante di azionamento a cinghia e i movimenti di prova.

7. Operazione con Comando Esterno: Il modulo riceve i suoi comandi operativi (avvio, arresto, decelerazione) da ingressi hardware esterni anziché da scritture nei registri BFM — utile per requisiti di arresto critici per la sicurezza e per macchine in cui è richiesto un override del controllo a livello hardware.

Configurazione Multi-Asse — Scalabilità da 1 a 8 Assi Indipendenti

Un singolo FX2N-1PG-E controlla un asse. Una macchina che richiede assi di posizionamento controllati indipendentemente aggiunge un modulo per asse, fino al limite del tipo di PLC. Per FX2N e FX3U, otto moduli forniscono otto assi indipendenti simultanei — ciascuno con la propria uscita impulsi, contatore di posizione, capacità di homing e funzionamento a sette modalità — da un singolo PLC.

Ogni modulo occupa 8 punti I/O nel conteggio I/O del PLC, e l'indirizzamento delle istruzioni FROM/TO utilizza il numero del modulo (K0 per il primo modulo, K1 per il secondo, ecc.) per dirigere letture e scritture alla BFM del modulo corretto. Tutti gli otto assi possono eseguire contemporaneamente movimenti di posizionamento indipendenti, poiché il processore di posizionamento di ciascun modulo funziona autonomamente — il PLC avvia i movimenti scrivendo nella BFM di ciascun modulo e monitora il completamento leggendo le parole di stato, ma la generazione degli impulsi avviene nell'hardware di ciascun modulo, completamente disaccoppiata dal ciclo di scansione del PLC.

Per i PLC FX2NC (che utilizzano un formato connettore compatto), è necessario l'adattatore di interfaccia FX2NC-CNV-IF tra il PLC e ciascun FX2N-1PG-E, con un massimo di 4 unità. Per i PLC FX3UC, è necessario lo stesso adattatore e possono essere collegate fino a 7 o 8 unità a seconda della specifica configurazione FX3UC.

Formato Uscita Impulsi e Compatibilità Azionamento

L'FX2N-1PG-E emette treni di impulsi tramite due terminali: FP (Forward Pulse) e RP (Reverse Pulse), o equivalentemente PULSE e SIGN in alcune configurazioni di connessione. Le uscite open-collector funzionano con amplificatori di azionamento che accettano uno dei seguenti:

Ingresso a due impulsi (FP/RP): Gli impulsi sul terminale FP guidano la rotazione in avanti; gli impulsi sul terminale RP guidano la rotazione inversa. Molti driver per motori passo-passo e amplificatori servo più vecchi utilizzano questa interfaccia.

Ingresso Impulso + Direzione (PULSE/SIGN): Il terminale PULSE genera il treno di impulsi indipendentemente dalla direzione; il terminale SIGN trasporta un segnale di direzione (alto = avanti, basso = indietro). Amplificatori servo più recenti, inclusi quelli della serie MR-J e MR-JE di Mitsubishi, utilizzano comunemente questo formato.

L'uscita funziona con alimentazione da 5V a 24V CC, con la tensione di uscita effettiva impostata dai requisiti del circuito di ingresso dell'azionamento collegato — l'uscita open-collector viene tirata verso l'alto all'alimentazione di ingresso dell'azionamento tramite una resistenza appropriata o il circuito di pull-up dell'azionamento stesso.

FAQ

D1: L'FX2N-1PG-E utilizza istruzioni FROM/TO. Ciò significa che il movimento di posizionamento è limitato dal ciclo di scansione del PLC?

No. Le istruzioni FROM/TO trasferiscono solo dati di comando (posizione di destinazione, velocità di destinazione, modalità) dai registri dati del PLC alla memoria buffer del modulo e leggono informazioni di stato.

La generazione effettiva degli impulsi — il treno di impulsi da 100 kHz — è prodotta dal processore hardware dedicato del modulo indipendentemente dal ciclo di scansione del PLC. Una volta che il PLC scrive il comando e imposta il flag di avvio tramite un'istruzione TO, il modulo esegue l'intero movimento di posizionamento autonomamente.

Il PLC può eseguire altra logica ladder alla sua normale velocità di scansione; l'uscita impulsi del modulo non ne è influenzata.

D2: Come gestisce l'FX2N-1PG-E il tracciamento della posizione — legge il feedback dell'encoder?

L'FX2N-1PG-E non dispone di un ingresso encoder. Mantiene il tracciamento della posizione contando gli impulsi che emette — ogni impulso di uscita incrementa o decrementa il contatore di posizione interno del modulo, che è leggibile dal PLC tramite istruzioni FROM.

Questo è un metodo di tracciamento della posizione ad anello aperto: il contatore di posizione riflette ciò che il modulo ha comandato, non ciò che il motore ha effettivamente raggiunto.

Per gli azionamenti servo con il proprio controllo ad anello chiuso dell'encoder, l'amplificatore servo gestisce l'accuratezza della posizione all'interno dell'azionamento; il contatore di posizione dell'FX2N-1PG-E fornisce il riferimento di comando.

Per le applicazioni con motori passo-passo senza feedback encoder, l'accuratezza della posizione dipende dal fatto che il motore passo-passo non perda passi sotto carico.

D3: Quali segnali si collegano ai terminali DOG e ZRN, e sono richiesti per tutte le modalità operative?

I terminali DOG (punto di prossimità) e ZRN (ritorno a zero) sono utilizzati specificamente per la modalità operativa di Ritorno alla Posizione di Riferimento Macchina. DOG è tipicamente un sensore di prossimità o un finecorsa che segnala al modulo di decelerare dall'homing ad alta velocità alla velocità di creep mentre l'asse si avvicina alla posizione zero meccanica.

ZRN è il segnale finale di marca zero (spesso l'impulso Z dell'encoder dell'amplificatore servo o un interruttore di precisione separato) che segnala la posizione di riferimento esatta.

Entrambi gli ingressi sono necessari per un homing affidabile. Per le modalità operative che non comportano l'homing (posizionamento a velocità singola, JOG, ecc.), questi terminali non vengono utilizzati e la modalità può funzionare senza questi ingressi collegati.

D4: L'FX2N-1PG-E può essere utilizzato con i PLC FX1S o FX1N?

L'FX2N-1PG-E è compatibile con FX2N, FX3U, FX2NC (tramite FX2NC-CNV-IF) e FX3UC (tramite FX2NC-CNV-IF o FX3UC-1PS-5V).

Non è compatibile con i PLC FX1S o FX1N, che hanno un'architettura del bus di espansione diversa e non supportano la comunicazione di moduli a funzione speciale tramite istruzioni FROM/TO nello stesso modo della serie FX2N/FX3U.

Per le applicazioni FX1N che richiedono il posizionamento a impulsi a singolo asse, l'FX1N-1PG-E è il modulo appropriato.

D5: Come viene configurata la rampa di accelerazione e decelerazione sull'FX2N-1PG-E?

Le rampe di accelerazione e decelerazione sono configurate scrivendo i valori appropriati nei registri BFM del modulo prima o durante l'operazione.

La rampa può essere impostata sia come valore di tempo (il tempo dall'avvio alla velocità massima e dalla velocità massima all'arresto) sia come numero di impulsi su cui avviene la rampa. 

Sono supportati sia il controllo automatico della rampa (il modulo calcola la rampa in base alla velocità di avvio, alla velocità massima e al tempo di rampa configurato) sia la modifica manuale della velocità di rampa (il PLC scrive nuovi valori di velocità durante il movimento e il modulo segue la velocità comandata).

Anche la velocità di partenza (velocità alla quale viene emesso il primo impulso) è configurabile, consentendo alla rampa di iniziare da qualsiasi velocità che la combinazione azionamento-motore possa gestire senza stallo.