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1、李建兴 陈 炜 马 莹 编著 （ PPT制作：马 莹 ） 机械工业出版社出版 2011,PLC技术与应用,第七章 FBs-PLC伺服控制功能及应用,本章内容： 7.1 数控伺服控制系统概况 7.2 FBs-PLC高速计数器及应用 7.3 FBs-PLC的定位控制功能及应用,伺服控制系统所服务的对象种类繁多，尽管不同服务对象的机械结构、传动形式多种多样，对伺服控制系统的要求也有差别，但其共同点都是带动对象按需要的规律做机械运动。,7.1 数控伺服控制系统概况 7.1.1 伺服控制系统的分类,数控机床伺服控制系统的分类方式有多种，最为常见的是按伺服控制系统的结构形式进行分类，可分为: 1、开环伺服
2、控制系统 2、闭环伺服控制系统 3、半闭环伺服控制系统,7.1 数控伺服控制系统概况 7.1.2 伺服控制系统的组成,（1）高精度 精度是伺服控制系统的一项重要的性能指标。 （2）稳定性 伺服控制系统的稳定性是指系统在突加给定信号或外界扰动的情况下，能够迅速地达到新的稳定状态或恢复到原有稳定状态的能力，即要求系统要有较好的抗干扰性，较硬的机械特性，过载能力强，以确保工件加工的一致性。 （3）快速响应无超调 快速响应性是伺服控制系统动态品质的一项重要指标，它反映了系统对指令的跟踪精度。 （4）宽调速范围 调速范围是指电动机的最高转速和最低转速之比。 （5）低速大转矩 数控机床经常需要在低速时进行
3、切削，这就要求进给伺服控制系统在低速时能够提供大转矩。,7.1 数控伺服控制系统概况 7.1.3 伺服控制系统的性能要求,伺服控制系统常用的位置检测装置的类型很多，如表所示。根据工作条件和测量要求的不同，位置检测装置可以有不同的测量方式，如直接测量和间接测量、增量式测量和绝对式测量、数字式测量和模拟式测量等。以下仅简单介绍常用的绝对式和增量式的数字编码盘。,7.1 数控伺服控制系统概况 7.1.4 伺服控制系统的位置检测装置,1绝对式编码器 2增量式编码器,7.1 数控伺服控制系统概况 7.1.4 伺服控制系统的位置检测装置,1步进电动机 2. 直流伺服电动机 3. 交流伺服电动机 4. 直线
4、伺服电动机,7.1 数控伺服控制系统概况 7.1.5 伺服控制系统的驱动装置,FBs-PLC的高速计数器有两种，一种是使用专用硬件电路的硬件高速计数器（Hardware High-Speed Counter简称HHSC），另一种是利用计数脉冲正/负沿变化时发生中断，而由CPU来判断加减的软件高速计数器（Software High-Speed Counter简称SHSC）。FBs-PLC有4个HHSC（在SoC芯片内）和4个SHSC，均为32位高速计数器。,7.2 FBs-PLC高速计数器及应用,HHSC系统结构图如图,7.2 FBs-PLC高速计数器及应用 7.2.1 FBs-PLC高速计数器
5、的系统结构图,SHSC系统结构图如图,7.2 FBs-PLC高速计数器及应用 7.2.1 FBs-PLC高速计数器的系统结构图,FBs-PLC的4个HHSC都具有8种计数模式（MD0MD7）可供选择，而SHSC只提供3种计数模式（MD0、MD2和MD4）。 1. 单相独立的增减计数模式（MD0，MD1） 2. 单相相关的增减计数模式（MD2，MD3） 3. 双相高速计数器（MD4，MD5，MD6，MD7）,7.2 FBs-PLC高速计数器及应用 7.2.2 FBs-PLC高速计数器的计数模式,高速计数器在MD4、MD5、MD6和MD7模式下的计数与控制关系波形图,7.2 FBs-PLC高速计数
6、器及应用 7.2.2 FBs-PLC高速计数器的计数模式,等长度截断系统,7.2 FBs-PLC高速计数器及应用 7.2.2 FBs-PLC高速计数器的计数模式,等长度截断系统,7.2 FBs-PLC高速计数器及应用 7.2.2 FBs-PLC高速计数器的计数模式,由于早期机械设备的运行速度不快，同时对运行精度的要求也不高，利用普通的电动机来实现定位控制足以满足生产的需要。而现在为了提高生产效率和产品的质量，一方面机械设备的运转速度不断提高，另一方面对机械精度的要求也愈来愈高，所以一般电动机难以胜任运转设备的准确定位，解决此问题的最佳方案就是采用步进电动机或伺服电动机，并通过NC定位控制器实现
7、定位控制。,7.3 FBs-PLC定位控制功能及应用,由于早期机械设备的运行速度不快，同时对运行精度的要求也不高，利用普通的电动机来实现定位控制足以满足生产的需要。而现在为了提高生产效率和产品的质量，一方面机械设备的运转速度不断提高，另一方面对机械精度的要求也愈来愈高，所以一般电动机难以胜任运转设备的准确定位，解决此问题的最佳方案就是采用步进电动机或伺服电动机，并通过NC定位控制器实现定位控制。,7.3 FBs-PLC定位控制功能及应用,（一）FUN140（HSPSO）单轴高速脉冲输出指令 FUN140（HSPSO）是单轴高速脉冲输出指令，它还包含了9个衍生定位指令：SPD、DRV、DRVC、
8、DRVZ、WAIT、ACT、EXT、GOTO和MEND，可用于编写定位程序，存在FUN140的SR表格中。 1. FUN140（HSPSO）指令说明 FUN140（HSPSO）指令梯形图符号如图7-33所示。Ps是用于设置第几组Pulse Output，数值范围03。Ps= 0为Y0 & Y1；Ps=1为Y2 & Y3；Ps=2为Y4 & Y5；Ps=3为Y6 & Y7。 SR为定位程序起始寄存器地址。 WR为指令运行寄存器起始地址，共占用7个寄存器，其它程序不可重复使用。,7.3 FBs-PLC定位控制功能及应用 7.3.1 FBs-PLC的NC定位硬件说明,FUN140（HSPSO）指令使
9、用说明： 1) FUN140（HSPSO）指令的NC定位程序是以指令表方式来编辑的；每一定位点我们称一步（含输出频率、动作行程、转移条件），一个FUN140最多可编250步定位点，每一步定位点需占用9个寄存器。 2) 当“EN”=1时，如果Ps0Ps3没有被其它FUN140指令占用，即M1992M1995的状态为ON，则由下一步定位点开始执行（如果已至最后一步，则重新由第1步开始执行）；如Ps03被其它FUN140指令占用，即M1992M1995的状态为OFF，则等占用的FUN140释放出控制权，本指令才能取得定位脉冲（Pulse）的输出权。当“EN”=0时，将马上停止脉冲输出。,7.3 FB
10、s-PLC定位控制功能及应用 7.3.1 FBs-PLC的NC定位控制指令,FUN140（HSPSO）指令使用说明： 3) 当暂停输出“PAU”=1，且 “EN”先前为1时，则暂停脉冲输出；当暂停输出“PAU”=0，而“EN”仍为1时，继续输出未完成的脉冲数。 4) 当放弃输出“ABT”=1时，马上停止脉冲输出。当下一次“EN”=1时，重新由第一步定位点开始执行。 5) 当脉冲输出过程中，输出指示“ACT”接通。当指令执行错误时，错误指示“ERR”接通，其错误代码存放于错误码寄存器中。当每一步定位点完成时，完成指示“DN”接通。 6) 当要求Y0Y7作为高速脉冲输出端时，必须通过WinProl
11、adder将其设为U/D、P/R或A/B三种工作模式中的一种，否则Y0Y7将作为普通继电器输出端。,7.3 FBs-PLC定位控制功能及应用 7.3.1 FBs-PLC的NC定位控制指令,2. PS0PS3接口处理信号,7.3 FBs-PLC定位控制功能及应用 7.3.1 FBs-PLC的NC定位控制指令,3. 衍生定位指令说明 为了让定位程序易编、易读、易维护，在FUN140指令下FBs-PLC衍生出9个定位指令，用户在WinProladder下即可直接编辑、修改定位程序。 (1) SPD 用于设定脉冲输出的频率或速度。当FUN141的参数0=0时，SPD为速度设定；当FUN141的参数0=
12、1或2时，SPD为频率设定。当SPD的频率设定值=0时，本指令等待设定值不等于0时，系统才会执行定位脉冲输出。,7.3 FBs-PLC定位控制功能及应用 7.3.1 FBs-PLC的NC定位控制指令,3. 衍生定位指令说明 (2) DRV 用于设定脉冲输出量。FUN141的参数0=1时，脉冲输出量的单位为Ps；当FUN141的参数0=0或2时，脉冲输出量的单位为mm，Deg，Inch。DRV指令操作数共有四项。第一项操作数用于定位坐标的选择，ADR为相对值坐标定位；ABS为绝对值坐标定位。第二项操作数用于运转方向的选择（相对值坐标有效），“+”为正转；“”为反转；若为空则运转方向由行程设定值决
13、定 (正值：正转；负值：反转)。第三项操作数用于行程值设定（脉冲输出量）。可直接输入常数或变量。当行程设定值=0时，不管坐标为ADR或ABS均代表连续运转不停。第四项操作数用于行程值分辨率的设定。 当为Ut时，行程值的分辨率为一个单位（由FUN141的参数0，3决定）；当为Ps时，行程值的分辨率强制为一个Ps。,7.2 FBs-PLC定位控制功能及应用 7.2.1 FBs-PLC的NC定位控制指令,3. 衍生定位指令说明 (3) DRVC 用来实现连续多段速度变换控制（最多8段）。DRVC的使用及操作数说明与DRV指令相同，其指令的个数必须比连续的段数少一，也就说最后一段必须用DRV指令控制。
14、 (4) DRVZ 用于原点复归。总共提供MD0MD2三种不同的原点复归方式。 (5) WAIT 用于当脉冲输出完成后，欲进入下一步执行的等待。WAIT指令的操作数共有五种，分别为Time：等待时间（单位为0.01秒）；X0X255：等待输入接点信号ON；Y0Y255：等待输出接点信号ON；M0M1911：等待内部继电器ON；S0S999：等待步进继电器ON。 (6) ACT 用于指定脉冲输出的时间。即脉冲输出一段时间（ACT所设定的动作时间）后，立即执行GOTO所指的步数。,7.2 FBs-PLC定位控制功能及应用 7.2.1 FBs-PLC的NC定位控制指令,4. 定位程序的编写 定位程序
15、格式与范例: 001 SPD 5000 ；脉冲频率=5KHz DRV ADR,+,10000,Ut ；正转10000个单位 WAIT TIME,100 ；等待1秒 GOTO NEXT ；执行下一步 002 SPD R1000 ；脉冲频率存放在DR1000 DRV ADR,+,D100,Ut ；正转行程存放在DD100 WAIT TIME,R500 ；等待时间存放在R500 GOTO NEXT ；执行下一步 003 SPD R1002 ；脉冲频率存放在DR1002 DRV ADR,-,D102,Ut ；反转行程存放在DD102 EXT X0 ；外部触发X0ON时，马上执行下一步 GOTO NEX
16、T 004 SPD 2000 ；脉冲频率=2K HZ DRV ADR,-,R4072,Ps ；继续执行第3步未完成的PS数 WAIT X1 ；等待X1 ON时 GOTO 1 ；执行第一步,7.2 FBs-PLC定位控制功能及应用 7.2.1 FBs-PLC的NC定位控制指令,（二）FUN141定位程序参数设定指令 FUN141（MPARA）指令用于定位程序的参数设定，与FUN140指令配合作定位控制使用。但是如果系统默认的参数值能够符合使用的需求，就不必使用该指令。 1. FUN141（MPARA）指令说明 FUN141（MPARA）指令梯形图符号如图 所示。其中Ps用于设置第几组Pulse Output，数值范围03； SR是参数表起始寄存器，共18个参数，占用24个寄存器。无论 “EN”=0或1时，该指令均会
