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浅析PLC对伺服电机的精确定位控制

2014-7-24 22:15| 发布者: dzly| 查看: 520| 评论: 0|原作者: 陈 青

摘要: 伺服电机在闭环控制系统中具 有控制简便,控制精度高等优点, 本文介绍了P L C 对伺服电机的定 位和控制方法

  1 P L C 的基本知识
  PLC 是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器,其广泛应用于工业生产。一方面,PLC 稳定可靠,使用寿命长,由三菱、西门子等厂家研制的PLC,其MTBF(平均无故障时间)可达20 万小时以上。另一方面,PLC的扩展性好,增加相应模块即可实现多种功能,如AD / DA 功能,波形输出功能,PID 模糊控制等。
  PLC 编程逻辑清晰,简单易学,一线技工人员也可熟练应用,因此在工业控制中,应用PLC 控制步进电机或伺服电机较为常见。
  2 伺服控制系统的组成及工作过程概述
  伺服电机本身仅作为执行电机在控制系统中充当执行元件,为实现精确的控制要求,工业上一般都设计相应的交直流伺服系统来控制伺服电机,它主要由伺服控制器、伺服驱动器、伺服电动机和编码器组成。一般伺服控制器多为PLC, 也可以是定位模块,伺服驱动器又称放大器,它是交流伺服系统的核心,为伺服电机提供幅值和频率可调的交直流电源。编码器与伺服电机同轴,系统通过接收编码器发出的脉冲,检测转速和位置。其组成结构如下图。
  系统工作时,PLC 输出脉冲信号确定伺服电机的转数,与伺服电机同轴的编码器发出脉冲,驱动器每接收1 个脉冲,就意味着伺服电机旋转1 个脉冲对应的角度,实现位移。PLC 的脉冲信号和编码器的脉冲信号在驱动器处进行比较,达到一一对应的关系,构成闭环系统。由此伺服系统知道自己发出和接收的脉冲信号,若两者相等,即表明电机转数已达到要求,从而能够精确控制电机转动,实现精确定位。伺服电机控制系统精度可达到0.001mm。
  3 应用P L C 控制伺服电机
  3 . 1 P L C 控制伺服电机
  伺服电机有三种控制模式:速度控制、位置控制、转矩控制,本文介绍位置模式的控制方法。对于晶体管输出的PLC,直接计算好伺服电机的转数或要走的距离,按比例发脉冲给伺服驱动器就即可,此外,还需1 个控制方向信号的OUT 端控制电机顺转或逆转,这个口可以是个非高速口。PLC控制系统I/O 接线图如图2。
  原点定位原理如下:原点是位置控制中的基准点,设置好原点位置,后面的位置控制才有意义,因此在定位脉冲发送前必须进行原点控制。当发送原点定位命令后,电机开始按参数设定的速度加速,然后匀速直到光电感应开始,然后以一个比较低的速度继续运行,直到结束,此时原点位置被自动记录在PLC 中,以后的位置控制指令,都以该原点坐标为参考。
  3.2 设置伺服电机驱动器的参数
  (1)Pr02---- 控制模式选择,设定Pr02 参数为0,表示位置控制模式。
  (2)Pr10,Pr11,Pr12---- 增益与积分调整,运行中根据伺服电机运行情况进行调整, 达到伺服电机运行平稳。 (3)Pr40---- 指令脉冲输入选择,默认为光耦输入( 设为0)。
  (4)Pr41,Pr42---- 控制伺服电机运转方向。
  (5)Pr46,Pr4A,Pr4B---- 电子齿轮比设定。其作用是控制电机运转速 图 3度与控制器发送一个脉冲时电机的行走长度。本文中设定参数为:Pr4A=0,Pr46=100,Pr4B=20。


  3 . 3 P L C 梯形图
  上位机设定伺服电机旋转速度单位为(转/ 分),行走长度单位为(0.1mm); 伺服电机设定为1000 个脉冲转一圈,则每转一圈的行走长度10mm,故PLC 发出一个脉冲的行走长度为0.01mm( 一个丝)。以松下PLC和Minas A4 系列伺服驱动器为例,程序如图3 所示。
  【参考文献】
  程子华,刘小明. P L C 原理与编程案例分析【M】. 北京:国防工业出版社,2010
  李金城,P L C 模拟量与通信控制应用实践【M】. 北京:电子工业出版社,2011
  
  

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