本文來源於：施家邦 工控邦
本文通過LXM28多圈（quān）電機位置溢出補償功能（néng）塊在M262和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（hé）SoMachine全（quán）集成自動化編程軟件平（píng）台的高性能，這兩款軟件在完美的支持了OEM PLC和Motion等設備的同時，還是一款能夠（gòu）提供最佳解決方案的軟件，可用於開發、配置和調試（shì）機器控製器。
01.LXM28多（duō）圈電機的優勢
LXM28伺（sì）服電機的編碼器按圈數（shù）類（lèi）型（xíng）分為單圈和多圈兩種，其中，28S多圈電機（jī）通（tōng）過電池可以在伺服斷電再上電後，保持住斷電前的位置，在一些不（bú）方便安（ān）裝原（yuán）點開（kāi）關的複雜的機械設（shè）備上，使用多圈伺服電機可以避免必須通過（guò）原點開關進行尋原點。另外，在一些因為特殊（shū）機（jī）械結構而導致尋一次原點需要很（hěn）長時間的應用場合，多圈電機因為不用上電每次都尋原在從而提高了（le）效率。
02.LXM28多圈位置溢出（chū）的分（fèn）析
多（duō）圈伺服電（diàn）機隻向一個方向旋轉時，因為伺服位（wèi）置的值是32位（wèi）的，範圍為-2,147,483,648到2,147,483,647，電機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發生溢出。
03.多圈伺服電機（jī）位置發生溢出後再次上電電機位置不能保持的原（yuán）因
LXM28S多圈伺服電機位置發生溢出後，PLC的（de）程序會自動（dòng）處理這種溢出，這樣，在不斷電源的（de）情況下，PLC內部（bù）的浮點數形（xíng）式的位（wèi）置值在伺服電機的編碼器位置值（zhí）發（fā）生溢出時也一直是正確的，但是如果將設備停機後斷（duàn）電再次上電，就有可能發生斷電前的伺服（fú）電機的位置值和上電後位置值（zhí）對應不起來的情況。
也就（jiù）是說再次上電電（diàn）機位置不（bú）能（néng）保持的原因是因為PLC斷（duàn）電再重新上電後沒有對LXM28S的軸位置的溢出進（jìn）行補償導致（zhì）的。
當電機往（wǎng）一個方向轉動的圈數足夠大時（shí），編碼器反饋的位置值將超過 DINT 的限製。溢出是發生在（zài）位置 2,147,483,647跳變到（dào）-2,147,483,648（正向），或（huò）者-2,147,483,648到2,147,483,647（反向）。
對於模數軸來說，伺服（fú）的位（wèi）置值有一個變化周期 ，變化範圍：0~模值（zhí）設定值。
例如：LXM28S的（de）模值設置（zhì）為120，軸配置的齒輪比後對應的每圈位置的是340用戶單位，齒輪箱的減速比分子（zǐ）GearIn為10，分母（mǔ）GearOut為1 ，如圖1所（suǒ）示。
圖 1 28S軸的配置
在伺服電（diàn）機的位置溢（yì）出一次後（hòu），斷電前的軸位（wèi）置(軸名稱.lrPosition)為43.6，如果不（bú）做（zuò）補償，上電後的位（wèi）置將在83.6左右，這樣，PLC上電後的位置值和斷電前的位置產生偏（piān）差，上電後PLC的浮點數（shù）的位置值和機械位置直接發生了移動，如果（guǒ）不做修正，機器（qì）的生產將（jiāng）因此而中斷。
04.LXM28S多圈位置溢出時補償值公式
我們需（xū）要根據多圈編碼（mǎ）器的溢出次數（shù）和軸機械相關的參數（shù）設置，包括減速機的減速比、電（diàn）機每圈旋轉時對應的（de）用戶單位（wèi），將補償（cháng）值計算出（chū）來，在伺服斷電再上（shàng）電後，從而實現在伺服電機沒有移動的情況下，斷（duàn）電前後PLC的位置相同（tóng）。
例：電機每圈旋轉時對應的用戶單位PositionResolution等於340，減速（sù）機的GearIn等於 1，減速機的GearOut等（děng）於10，則LXM28S伺服電機每圈走過的距離是340.0*10/1，而28伺服電機每圈（quān）的脈（mò）衝數在PLC中固定為131072，伺服位（wèi）置變動範圍是（shì）：-2,147,483,648到2,147,483,647，即-16384圈*131072~16384圈*131072-1，也（yě）就是每次發生一（yī）次溢出需要補償32768圈對應（yīng）的用（yòng）戶單位，考慮溢出次數，我們得到補償值的計算公（gōng）式（shì）如下：
其（qí）中（zhōng）：
GearIn 和GearOut：是齒輪（lún）箱（xiāng）的減速比的分（fèn）子和分母；
PositionResolution：為伺服電機旋轉一圈對應位置值 ；
ModuloValue：模值；
MOD：將（jiāng）補償值轉換為模數軸位（wèi）置值的示意符號。
05.多圈位置移動溢出位置補償的三種（zhǒng）方法
通過選擇固定的減速比和模數值解決溢出問題
由（yóu）補償值的（de）計算（suàn）公式可（kě）知，在一些特殊的條件下，可以不需要做補償，例如，恰當的選擇減速比（bǐ），即減速（sù）機（jī）選型時，將減速比固定為2的n 次方，即4，8，16..，這樣32768除減速比就可以除盡，同時選擇合適的模數值，使每圈對應位置（zhì）工程（chéng）量PositionResolution是模值ModuloValued 整數倍，例如將每圈對應位置（zhì）工程量和模數值都設為360，這（zhè）樣補償值就始終為零。
這種方法可靠性最好，不需要在PLC中對溢出編寫程序進（jìn）行修正（zhèng），但是在實（shí）際工程項目中選擇減速箱的減速比（bǐ）為2的n次方往往因為機械速度、解決方案替換等的（de）限製（zhì）而變的不可（kě）行，模數值的選擇如果加上限製，在設計凸輪曲線時也會有很多不便之處。
通過驅動器的內部功能進行補償
通過伺服驅（qū）動器的內部功能，功能類似（sì）LXM32係列的Modulo功能，是將（jiāng）伺服（fú）本身32位變動範圍的（de）位置值生成一個新的坐標係和新的位置值），使得新的回授（shòu）位（wèi）置不會產生溢出，而是保持一個範圍內的數據變化。Modulo軸的（de）工作示意圖如圖2所示。當設置Modulo的設置值後（hòu），驅動（dòng）器（qì）的位置變動範圍將變成0~3600.
圖2 Modulo參（cān）數功能示意圖
伺（sì）服位置值變動範圍修改為模數（shù）值乘以減（jiǎn）速（sù）比的整數（shù）倍，每圈（quān）對應的工程量單位（wèi），一（yī）般也采用（yòng）固定值360，這樣在程（chéng）序中也不需要做補償，但是目前LXM28不支持此功能。
通過功能塊在PLC內部進行補償
如果機械不允（yǔn）許（xǔ）發生變化，或者根（gēn）據工藝的變化需要使用不同的模數值，這時，可以通過創建功（gōng）能塊（kuài）並編寫程序來（lái）完（wán）成位置溢出的補償。
06.M262PLC係統中的LXM28S多圈位置溢出功能塊（kuài）
在（zài）M262伺服控製係統中，采用（yòng）的是第三種位置補（bǔ）償（cháng）的方法，即：通過創建新（xīn）的FB功能塊在PLC內部（bù）進行補（bǔ）償的方式。
(1)M262伺服控製係統中的工作過程
SERCOS通信工作正常後，根據配置的軸（zhóu）的機械參數（減速比、每圈對應的用戶單位等等（děng）機械（xiè）參數），PLC會把讀取的伺服電機編碼器的位置值翻譯成以浮點數形式的軸（zhóu）的位置值。
無溢出時，FB功能塊的補償值為0。
有溢出時，FB功能塊計算出補償值，使設備斷電再上電後的PLC內部位置值與外部機械的位置值保持正確的對應關係。
(2)創建FB多圈位置溢出補償（cháng）功能塊
打開EcoStruxure軟件，單擊【應用程序樹】→【Application】，選擇程序組織單元，如圖3所示。
圖 3 創建程序組織單元
創建名稱為【overflow_compensate】的FB多（duō）圈位置溢出補償功能塊，ST編程語言，如（rú）圖4所示（shì）。
圖 4 FB功能塊的創建
上一（yī）篇（piān）：LXM28多圈（quān）位置溢出功能（néng）塊的編程與（yǔ）現場（chǎng）調試（二）
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