第6章 运动控制器“原点返回”的14种模式及参数设置

“原点返回”是所有运动控制系统都具有的重要功能，是“位置控制”的基础。三菱运动控制器具备14种“原点返回”的模式，可以满足各种机床的不同需求，是“原点返回”功能最为丰富的运动控制器。本章将对三菱运动控制器14种回原点的模式进行说明。

6.1 运动控制器“原点返回”的14种模式

6.1.1 对“原点返回”模式各名词的说明

1）“原点返回模式”——又称为“回原点模式”“回零模式”“原点回归模式”，本文统一为“原点返回模式”。

2）“原点返回方向”——本文简称“正向”，与该方向相反简称为“反向”。

3）近点DOG开关——也称为“原点开关”“看门狗开关”，本文统一为“DOG开关”，其挡块称为DOG挡块（“DOG开关”为常OFF接法）。

4）“原点返回速度”——本文简称为“高速”。

5）“接近速度”——也称为“蠕动速度”“爬行速度”，本文统一为“接近速度”。

6）零点信号——本文简称为“Z相信号”。零点信号就是Z相信号，当编码器安装固定后，就是固定位置（由编码器的Z相发出）。

7）近点DOG开关=ON后的移动量——本文简称为“T行程”。

8）减速停止点——本章简称为“A点”。

6.1.2 DOG1型“原点返回”模式

DOG1型“原点返回”模式以DOG开关从ON→OFF后的第1个零点（Z相）信号作为“原点”，如图6-1所示。

1.DOG1型“原点返回”模式的动作顺序

1）“原点返回指令”起动，以“高速”运行。

2）碰上挡块，DOG开关=ON，从“高速”降低到“接近速度”。

3）当DOG开关从ON→OFF，从“接近速度”减速停止，速度降为零。此位置点为“A点”，又从“零速”上升到“接近速度”，当检测到第1个“Z相信号”时，该“Z相信号”位置就是“原点”，同时该轴停止在原点位置上（从“减速停止点A”到“Z相信号点”是定位过程，所以能够精确定位）。

2.“原点返回”不能正常执行的原因

1）从“原点返回起动位置”到“减速停止点A”这一区间内如果没有经过“Z相信号”点一次（Z相通过信号M2406+20N），系统会产生报警（ZCT：错误代码120）并减速停止，“原点返回”不能正常执行。这种情况是由于“原点返回起动位置”到“DOG挡块”距离很短，走完DOG挡块的行程还没经过“Z相信号”，系统无法识别“Z相信号”位置，所以出现错误。这种情况必须选择DOG2型“原点返回”模式。

2）如果DOG开关=ON，发出“原点返回”起动指令，则系统发出“严重错误”报警（错误代码1003），不执行“原点返回”。这种情况必须选择DOG2型“原点返回”模式。

3）在未设置“原点返回重试”功能时，如果“原点返回”已经完成而再次进行“原点返回”操作，会出现报警（错误代码115）。

4）“Z相通过信号M2406+20N”如果不=ON，“原点返回”不完成。

图6-1 DOG1型“原点返回”模式

3.关于必须经过“Z相信号”的说明

1）在执行“原点返回”操作时，必须使伺服电动机旋转一圈以上，使其经过一次“Z相信号点”。这样系统就识别“Z相信号点”位置。在实际操作时，可将机械移动到离开DOG挡块有电动机旋转一圈的距离以上。这样就保证在碰上DOG开关前经过了“Z相信号点”。

2）从“原点返回起动位置”到“减速停止位置”这一区间内必须经过“Z相信号”点一次（Z相通过信号=ON，M2406+20N）。

3）在绝对原点设置时，必须先用JOG方式移动电动机旋转一圈，使其经过一次“Z相信号点”。

6.1.3 DOG2型“原点返回”模式

DOG2型“原点返回”模式以DOG开关从ON→OFF后的第1个“Z相信号”点作为“原点”，如图6-2所示。它适用于：①“原点返回起动位置”与DOG挡块位置特别近；②“原点返回起动位置”就处在DOG挡块位置上。

DOG2型“原点返回”模式的动作顺序如下：

1）“原点返回”起动，注意“起动位置”到“接近减速停止”行程中没有经过“Z相信号”，这是DOG2型原点返回模式特别不同的现象。

2）碰上DOG挡块，DOG开关=ON，从高速降低到接近速度。

图6-2 DOG2型“原点返回”模式

3）当DOG开关从ON→OFF，从“接近速度”减速停止。

4）从零速起动以高速反向旋转一圈，减速停止，再以高速正向运行。

5）当检测DOG开关从ON→OFF的第1个“Z相信号”时，该“Z相信号”位置就是“原点”。该轴停止在原点位置上（注意没有接近速度段，用所谓的“高速直接定位”）。

这种方式反转一圈的目的，就是要识别一次“Z相信号”。

6.1.4 DOG+计数1型“原点返回”模式

DOG+计数1型“原点返回”模式如图6-3所示。

DOG+计数1型“原点返回”模式的动作顺序如下：

图6-3 DOG+计数1型“原点返回”模式

1）“原点返回”起动，以“高速”正向运行。

2）碰上DOG挡块，DOG开关=ON，从“高速”降低到“接近速度”。

3）从DOG开关=ON位置点，以“T行程”设定距离做定位运行。

4）定位运行完毕，再以第1个“Z相信号”为目标做定位运行。

5）以该“Z相信号”作为原点。

DOG+计数1型“原点返回”模式适用于对原点的位置有要求，而DOG开关安装位置又被限制的情况。

6.1.5 DOG+计数2型“原点返回”模式

DOG+计数2型“原点返回”模式的动作顺序如下：

1）“原点返回”起动，以“高速”运行。

2）碰上DOG挡块，DOG开关=ON，从“高速”降低到“接近速度”。

3）从DOG=ON位置点，以“接近速度”按“T行程”设定距离做定位运行。

4）以该定位完成点作为原点。

与DOG+计数1型“原点返回”模式的区别是，DOG+计数2型“原点返回”模式不检测Z相信号。

DOG+计数2型“原点返回”模式适用于对原点的位置有要求，而DOG开关安装位置又被限制的情况。

6.1.6 DOG+计数3型“原点返回”模式

DOG+计数3型“原点返回”模式如图6-4所示。

图6-4 DOG+计数3型“原点返回”模式

DOG+计数3型“原点返回”模式的动作顺序如下：

1）“原点返回”起动，注意“起动位置”到“接近减速停止”行程中没有经过“Z相信号”。

2）碰上DOG挡块，DOG开关=ON，从“原点返回速度”降低到“接近速度”。

3）当DOG开关从ON→OFF，减速停止。

4）从零速起动以“高速”反向旋转一圈，减速停止，再以“高速”正向运行。

5）从DOG开关=ON位置点，以“T行程”设定距离做定位运行。

6）定位运行完毕，再以第1个“Z相信号”为目标做定位运行（注意：没有接近速度）。

7）以该“Z相信号”点作为原点。

DOG+计数3型“原点返回”模式适用于起动位置距离DOG位置很近，而且对原点的位置有要求，但DOG开关安装位置又被限制的情况。

6.1.7 绝对原点设置模式1

绝对原点设置模式1以执行“原点返回”起动时的“指令位置”为原点，如图6-5所示。

绝对原点设置模式1的动作顺序如下：

1）将机械系统移动到预定的“原点位置”。

2）通过程序发出“原点返回”起动指令。

3）指令位置就为“原点”。

注意：绝对原点设置必须配置电池。

图6-5 绝对原点设置模式1

6.1.8 绝对原点设置模式2

绝对原点设置模式2以执行“原点返回”起动时的“实际机械位置”为原点，如图6-6所示。

绝对原点设置模式2的动作顺序如下：

1）将机械系统移动到预定的“原点位置”。

2）通过程序发出“原点返回”起动指令。

3）“实际机械位置”即为“原点”。

图6-6 绝对原点设置模式2

6.1.9 长挡块型DOG开关“原点返回”模式1

长挡块型DOG开关“原点返回”模式1如图6-7所示，其动作顺序如下：

1）正向起动以“高速”运行，DOG开关=ON立即减速停止。

2）反向起动，以“高速”运行。

3）当DOG开关=OFF时，立即减速停止（从反向起动到DOG开关=OFF区间，如果经过了一个“Z相信号”点）。

4）以“接近速度”正向运行，当DOG开关=ON后，检测到的第1个“Z相信号”点即为原点。

长挡块型DOG开关“原点返回”模式1适应于DOG开关挡块过长而希望就近设置原点的场合。

图6-7 长挡块型DOG开关“原点返回”模式1

6.1.10 长挡块型DOG开关“原点返回”模式2

长挡块型DOG开关“原点返回”模式2如图6-8所示，其动作顺序如下：

1）反向起动，以“高速”运行（注意起动位置在DOG开关=ON的位置上）。

2）当DOG开关=OFF时，立即减速停止（从反向起动到DOG=OFF区间，如果经过了一个“Z相信号”点）。

3）以“接近速度”正向运行，当DOG开关=ON后，检测到的第1个“Z相信号”点即为原点。

图6-8 长挡块型DOG开关“原点返回”模式2

6.1.11 长挡块型DOG开关“原点返回”模式3

长挡块型DOG开关“原点返回”模式3如图6-9所示，其动作顺序如下：

1）正向起动，以“高速”运行。

2）DOG开关=ON，减速停止。

3）反向起动，以“高速”运行（从反向起动到DOG开关=OFF区间，如果没有经过一个“Z相信号”点），当DOG开关=OFF时，并不减速停止，继续“高速”运行。

4）当检测到一个“Z相信号”后减速停止。

5）以“接近速度”正向运行，当DOG开关=ON后，检测到的第1个“Z相信号”点即为原点。

图6-9 长挡块型DOG开关“原点返回”模式3

6.1.12 长挡块型DOG开关“原点返回”模式4

长挡块型DOG开关“原点返回”模式4如图6-10所示，其动作顺序如下：

1）反向起动，以“高速”运行（注意起动位置在DOG开关=ON的位置上）。

2）当DOG开关=OFF时，继续运行（从反向起动到DOG开关=OFF区间，如果没有经过一个“零点信号”点）。

3）当检测到一个“Z相信号”点后减速停止。

4）以“接近速度”正向运行，当DOG开关=ON后，检测到的第1个“Z相信号”点即为原点。

长挡块型DOG返回原点模式都有一反向运行，其目的都是要识别“Z相信号”点。这种情况适用于DOG挡块行程长，而在DOG挡块后又没有运动空间，原点必须设置在DOG挡块区间内的机械。

6.1.13 阻挡型“原点返回”模式1

阻挡型“原点返回”模式1如图6-11所示，其动作顺序如下：

图6-10 长挡块型DOG开关“原点返回”模式4

1）“原点返回”指令起动，以“高速”运行。

2）碰上DOG开关=ON，从“高速”降低到“接近速度”。

3）在以“接近速度”运动期间，开始检测转矩值，当转矩值大于预先设定的“转矩限制值”时，在转矩限制中信号=ON，此时电动机的实际位置即为“原点”，同时该轴停止在原点位置上。

图6-11 阻挡型“原点返回”模式1

6.1.14 阻挡型“原点返回”模式2

阻挡型“原点返回”模式2如图6-13所示，其动作顺序如下：

1）“原点返回”起动，以“接近速度”运行。

2）在以“接近速度”运动期间，开始检测转矩值，当转矩值大于预先设定的“转矩限制值”时，在转矩限制中信号=ON，此时电动机的实际位置就被定义为“原点”，同时该轴停止在原点位置上。

图6-12 阻挡型“原点返回”模式2

6.1.15 限位开关型“原点返回”模式

限位开关型“原点返回”模式如图6-13所示，其动作顺序如下：

1）“原点返回指令”起动，以“高速”运行。

图6-13 限位开关型“原点返回”模式

2）碰上限位开关=OFF（限位开关接法常ON），减速停止。

3）以“接近速度”反向运行，当检测到限位开关=ON（脱开限位开关）即减速停止。

4）以“接近速度”反向运行，当检测到第1个“Z相信号”信号时，该“Z相信号”位置就是“原点”，同时该轴停止在原点位置上。

6.2 “原点返回”操作的主要参数

6.2.1 对参数的一般说明

1）HPR Dirction——“原点返回”方向（可选择正向或反向）。

2）HPR Method——“原点返回”方式（有14种方式）。

3）Home Position Address——原点地址。设置“原点返回”完成后原点的当前值，推荐设定值为“上极限”或“下极限”。

4）HPR Speed——“原点返回”速度。

5）Creep Speed——接近速度。

6）Travel Value after Proximity Dog ON——近点DOG开关=ON之后的移动行程。

7）Parameter Block Setting——参数块选择（该参数块内容另行设置）。

8）HPR Retry Function——“原点返回”重试功能。

9）Dwell Time at HPR Retry——“原点返回”重试功能中在换向点的停留时间。

10）Home Position Shift Amount——原点位置调整量。

11）Speed Set at Home Position Shift——执行“原点位置调整”时的速度。

12）Torque Limit Value at Creep Speed——在“接近速度”段的转矩限制值。

13）Operation for HPR Incompleition——当“原点返回”未完成时的操作选择（执行伺服程序还是不执行伺服程序）。

6.2.2 对重要参数的说明

1.HPR Retry Function——“原点返回”重试功能

“原点返回”重试功能如图6-14所示。它适用于以下工作场合：

原点已经建立，但机械系统已经（在“原点返回”方向）越过了原点位置，再朝“原点返回”方向运行就碰不上DOG开关。常规的做法是用JOG模式将机械系统移动返回到“DOG”之前，再执行“原点返回”操作。

图6-14 “原点返回”重试功能

为了简化这种情况下的操作，“原点返回”重试功能的运行模式如下：

1）机械系统现处于在“原点返回”方向越过了原点的位置，以“高速”正向运行。

2）碰上“限位开关”后减速停止，同时在停止点暂停，暂停时间由参数“Dwell Time at HPR Retry”设定。

3）以“高速”反向运行，碰上“DOG开关”的“ON→OFF点”减速停止，同时在停止点暂停，暂停时间由参数“Dwell Time at HPR Retry”设定。

4）按DOG1型“原点返回”模式执行“原点返回”。

执行“原点返回”重试功能简化了按常规做法（用点动模式将机械系统移动返回到“原点位置”之前，再执行“原点返回”）的人为操作步骤，但这种方法不适用“限位开关”距离很远的场合。

2.Home Position Shift Amount——原点位置调整量

在实际操作模式中，如果建立的“原点”不能满足实际机械的需要，原点需要前后调整时，用此参数进行调整。

原点位置调整量如图6-15所示，设置原点位置调整量的动作顺序如下：

1）常规“原点返回”完成。

图6-15 原点位置调整量

2）根据原点位置调整量的正负值，确定运动方向。

3）原点位置调整量=正值，以高速按原点位置调整量正向定位，定位完成的位置为“原点”。

4）原点位置调整量=负值，以高速按“原点位置调整量”反向定位，定位完成的位置为“原点”。

6.3 MT-developer软件固定参数的设置

MT-developer软件固定参数的设置如图6-16所示。

图6-16 固定参数的设置

1.Unit Setting——单位选择

0表示单位为mm，1表示单位为inch，2表示单位为degree，3表示单位为pls（脉冲）。

2.Number of Pulses per Revolution——每转脉冲数

此参数指各轴伺服电动机编码器的分辨率，即编码器每转一圈所发出的脉冲数（由电动机技术规格确定）。如果控制轴是变频器，则是其电动机轴所配置编码器的脉冲数乘以4（4倍频）（要参阅变频器说明书）。

3.Travel Value per Revolution——每转行程

本参数用于设置实际电动机旋转一转其所驱动的机械（如工作台、辊筒等）运动的距离。其单位根据“Unit Setting”选择的单位确定。

如果“计量单位”是mm，则设置伺服电动机旋转一转，机械（如工作台、辊筒等）实际移动的距离（已经含有减速比、丝杠螺距等因素），单位是μm。

如果“计量单位”是pls，则设置指令伺服电动机旋转一转所需要的脉冲数。这个参数是根据机械实际移动距离确定（此参数与“每转脉冲数”的关系由系统内部计算，设置此参数时不需考虑与“每转脉冲数”的关系）。

例如：减速比i=6，辊筒直径d=405mm，则电动机每旋转一转，机械移动的距离L为

L=πd/i=（3.14×405/6）mm=211.95mm

如果选择1mm=100pls，则1pls=0.01mm（精度根据机械要求确定），则211.95mm=21195pls。注意：计算中只有减速比和辊筒直径，与其他因素无关。21195就是应该设置的“每转行程”参数值。其意义就是系统发出21195脉冲，电动机旋转一圈。

4.Backlash Compensation——反向间隙补偿

由于机械（齿轮）传动间隙，在运动换向后，实际行程小于指令行程，为此需要对其追加运行指令，即所谓的“反向间隙补偿”。

5.Upper Stroke Limit/Lower Stroke Limit——行程上/下限位

这两个参数用来设定机械系统的行程范围。

6.Command In-position——指令到位范围

指令到位范围=指令定位位置-实际当前位置

即“指令定位位置”与“实际当前位置”之差小于本参数设定的范围时，系统就认为“定位完成”。