三菱 J3-B 伺服驱动器搭配雕刻机的控制系统配置，核心是 **“PLC / 运动控制器 + J3-B 伺服 + 主轴变频器 + 人机界面”** 的架构，需实现三轴联动（X/Y/Z）定位、主轴调速、雕刻路径精准执行，以下是从硬件选型、参数配置、接线调试到程序编写的完整实操方案，适配小型木工 / 广告雕刻机场景。
一、控制系统硬件架构与选型
雕刻机核心是三轴伺服定位（X/Y 轴负责平面移动，Z 轴负责刀具升降）+主轴变频调速，硬件需匹配雕刻机行程、负载和精度需求。
| 硬件模块 | 推荐型号 | 功能说明 | 选型依据 |
|---|---|---|---|
| 主控制器 | 三菱 FX3U-64MR/MT + FX3U-1PG-E（单轴脉冲模块）或 三菱 GOT2000 运动控制器 | 发送脉冲指令控制伺服，处理限位 / 急停信号 | 小型雕刻机选 FX3U + 脉冲模块；大行程 / 高精度选运动控制器 |
| 伺服驱动 | 三菱 MR-J3-B 系列（如 MR-J3-40B） | 接收脉冲指令，驱动伺服电机定位 | 电机功率匹配轴负载（X/Y 轴选 400W，Z 轴选 750W） |
| 伺服电机 | 三菱 HF-KP43（400W）/HF-KP73（750W） | 带增量编码器（131072 脉冲 / 转），实现精准定位 | 需带抱闸（Z 轴），防止断电后刀具下滑 |
| 主轴系统 | 三菱 FR-D740-2.2K 变频器 + 2.2kW 风冷主轴电机 | 主轴调速（0-24000rpm），匹配不同材质雕刻 | 变频器设为多段速 + 模拟量调速 |
| 人机界面（HMI） | 三菱 GS2110-WTBD | 设定雕刻参数（速度、深度），监控运行状态 | 与 FX3U 无缝通讯，无需额外协议 |
| 辅助元件 | 限位开关（欧姆龙 D4MC-5020）、急停按钮、电磁继电器 | 行程限位保护、紧急停机、信号隔离 | 限位开关选常开触点，串入伺服报警回路 |
二、核心接线配置（三菱 FX3U + MR-J3-B）
1. 伺服驱动器接线（脉冲 + 方向模式，雕刻机常用）
MR-J3-B 支持位置控制模式（脉冲 + 方向 / 正反转脉冲），雕刻机优先选脉冲 + 方向，接线如下：
| MR-J3-B 端子 | 信号名称 | 连接对象（FX3U） | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| CN1-4 | PULS+ | FX3U-1PG-E 的 OUT1+ | 脉冲信号正 |
| CN1-5 | PULS- | FX3U-1PG-E 的 OUT1- | 脉冲信号负 |
| CN1-6 | SIGN+ | FX3U-1PG-E 的 OUT2+ | 方向信号正 |
| CN1-7 | SIGN- | FX3U-1PG-E 的 OUT2- | 方向信号负 |
| CN1-29 | SG | FX3U 的 GND | 信号地，必须共地 |
| CN1-10 | SERVO-ON | FX3U 的 Y0 | 伺服使能（Y0=ON 时伺服上电） |
| CN1-11 | ALM | FX3U 的 X0 | 伺服报警（常闭，报警时断开） |
| CN1-12 | EMG | 急停按钮常闭触点 | 外部紧急停止（硬线优先） |
| CN2 | 编码器接口 | 伺服电机编码器线 | 位置反馈，闭环控制 |
| L1/L2 | 电源输入 | 单相 AC220V | 驱动器供电 |
| U/V/W | 电机输出 | 伺服电机动力线 | 电机三相供电 |
2. 主轴变频器接线（FR-D740）
| 变频器端子 | 连接对象 | 功能说明 |
|---|---|---|
| STF | FX3U 的 Y1 | 主轴正转指令 |
| RH/RM/RL | FX3U 的 Y2/Y3/Y4 | 多段速选择（如雕刻 / 空行程速度） |
| 4 | 电位器中心抽头 | 模拟量调速（0-10V 对应 0-24000rpm） |
| RL-COM | FX3U 的 X1 | 主轴就绪反馈 |
| L1/L2/L3 | 三相 AC380V | 变频器供电 |
| U/V/W | 主轴电机 | 主轴动力输出 |
3. 安全回路接线
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DC24V+ → 急停按钮（常闭） → 限位开关X/Y/Z（常闭） → 伺服EMG端子 → DC24V-
三、伺服驱动器参数配置（MR-J3-B 核心参数）
雕刻机需高响应、高精度定位，按以下步骤设置 MR-J3-B 参数（通过驱动器面板或 GX Works2 设置）：
| 参数号 | 参数名称 | 设置值 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| Pr0.00 | 控制模式选择 | 0 | 位置控制模式（脉冲 + 方向） |
| Pr0.01 | 指令脉冲形式 | 0 | 脉冲 + 方向（正逻辑） |
| Pr0.02 | 电子齿轮比分子（CMX） | 1000 | 电子齿轮比 = CMX/CDV，需匹配电机编码器分辨率 |
| Pr0.03 | 电子齿轮比分母（CDV） | 131072 | 计算：若电机 1 转 = 131072 脉冲，需移动 1mm 对应 1000 脉冲，则 CMX/CDV=1000/131072 |
| Pr2.00 | 位置环增益 | 20 | 增益越高，响应越快（雕刻机建议 15-30） |
| Pr2.01 | 速度环增益 | 10 | 抑制电机抖动 |
| Pr4.00 | 伺服使能延时 | 0.5s | 防止上电冲击 |
| Pr7.00 | 报警代码输出 | 1 | 报警时 ALM 端子断开 |
| Pr9.00 | 参数写入禁止 | 1 | 设置完成后锁定参数，防止误修改 |
四、PLC 程序核心逻辑（FX3U，三菱 GX Works2）
雕刻机程序需实现手动 Jog 控制、自动雕刻（路径执行）、限位保护、主轴联动，以下是核心程序片段：
1. 伺服使能与报警处理
stl
// 伺服使能：Y0=ON，需满足急停正常+限位正常 LD X20 (急停复位) AND X21 (X轴限位正常) AND X22 (Y轴限位正常) AND X23 (Z轴限位正常) OUT Y0 (伺服使能) // 伺服报警：X0=OFF时触发报警 LD X0 ANI M8000 OUT Y10 (伺服报警灯) RST Y0 (断开伺服使能)
2. 手动 Jog 控制（X 轴为例）
stl
// X轴正向 Jog LD X10 (X+按钮) AND Y0 (伺服使能) MOV K1000 D0 (Jog速度：1000脉冲/s) PLSY D0 K0 Y100 (FX3U脉冲输出，Y100为虚拟脉冲点，实际用1PG模块) // X轴反向 Jog LD X11 (X-按钮) AND Y0 MOV K1000 D0 PLSY D0 K1 Y100 (K1=反向)
3. 自动雕刻（定位指令）
stl
// 定位到目标坐标（X=100mm，Y=50mm） LD X30 (自动启动) MOV K100000 D10 (X轴目标脉冲：100mm×1000脉冲/mm) MOV K50000 D11 (Y轴目标脉冲) // 1PG模块发送脉冲指令 ZRST Y0 Y3 (清空之前指令) SET Y4 (X轴定位启动) SET Y5 (Y轴定位启动)
4. 主轴联动控制
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// 雕刻时主轴启动，Z轴下刀时主轴提速 LD M100 (雕刻中) OUT Y1 (主轴正转)档) LD M101 (Z轴下刀) OUT Y3 (高速档)
