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1、如何采用PLC控制伺服电机的精确定位1PLC定义 PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。PLC的特点是性能稳定可靠，一般由大公司如三菱，LG、台达、西门子等生产制造，质量可靠，使用寿命长，其次PLC的扩展性好，一般可通过简单方法实现多种专业的功能，如ADDA功能，波形输出功能，PID模糊控制功能等。PLC可采用代码编程或者梯形图编程，逻辑清楚，编程简单，适合于初学者学习和使用，因此用途广泛。目前PLC已经在世界各地的重要控制系统中发挥了重要的作用。大到航天航海，小到普通家用电器，都有它的身影，特别是制造工厂，更是得到了大量的使用。 2伺服电机定义 伺服电
2、机主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。伺服电机在要求精密控制的工业自动化设备中得到了广泛的应用，他的闭环控制功能，是步进电机无法比拟的。在一些场合，由于步进电机没有反馈，因此当步进电机卡死或打滑会出现丢步的情况，从而大大影响设备使用精度，因此
3、步进电机一般用于纯粹的转动过程，或者用于对精度要求不高的使用场合。 3如何采用PLC控制伺服电机运转 文中采用了LG品牌PLC，伺服电机采用英迈克的伺服电机及驱动器。 3.1PLC控制伺服电机原理图 PLC控制伺服电机原理如图1所示。 PLC引脚说明。 PLC引脚P00为电机运行启动信号；PLC引脚P40属于LG PLC的专用高速脉冲通道，用于控制伺服电机驱动器。P41属于LG PLC专用方向脉冲通道；P属于高速脉冲通道的专用高电平端，当高速脉冲通道为低电平时，电流从P流向高速脉冲通道，从而伺服电机收到高速脉冲，并执行相关控制，如转动和换向。P04和P05属于LG PLC的专用原点定位信号，P
4、04为减速信号，P05为到位信号。 原点定位原理如下：原点是为位置控制中的基准点，当原点位置设置好了后，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POSORG命令后，电机开始按参数设定的速度加速，然后匀速直到P04光电被感应，然后以一个比较低的速度继续运行，直到P05光电也被感应，此时原点位置被自动记录在PLC中，以后的位置控制指令，都由这个原点坐标作为参考。 电机驱动器引脚说明。 伺服使能：该引脚为24高电平时，伺服电机进人工作状态，否则处于参数设置状态。 DCl2-24：该引脚需要和PLC的24-连接，获取相同的低电位。 PURSE32：该引脚为位置脉冲发
5、送的高电位，直接通过一个2K电阻连接到PLC的P端 PURSE31：该引脚接受PLC的P40发出的位置信号低电平，作为控制电机运转的位置信号。 PURSE34：该引脚为方向脉冲发送的高电位，直接通过一个2K电阻连接到PLC的P端 PURSE33：该引脚接受PLC的P40发出的位置信号低电平，作为控制电机运转的方向信号。 CZ信号：可作为运转圈数的反馈信号，电机每转动一圈，该通道会产生一个脉冲。 电机引脚说明。 由于电机直接于伺服有相关配套的连接，无须知道接线过程，因此不具体说明。 3.2PLC控制伺服电机流程 第一步：原点定位，发送POSORG命令。 第二步：位置运转，发送POSDST命令，控
6、制电机每次转动制定的角距。 3.3PLC梯形图 PLC梯形图如图2所示。当PO开关闭合时，开始执行原点定位命令，此时电机开始运转，直到P04光电被感应，此时电机减速，当p05光电被感应时，此时电机原点定位结束，并产生一个标志位F0283，并执行D M001命令，该命令将在只在本段程序内产生一次t0001闭合信号，因为原点结束标志F283会一直存在，为避免频繁发送定位命令，因此这里用了D M001命令，此时电机定位开始执行，posds表示从当前位置开始向后按制定的速度运转制定的角度。 PLC控制伺服电机介绍PLC控制伺服电机的方法。伺服电机有三种控制模式：速度控制，位置控制，转矩控制由伺服电机驱
7、动器的Pr02参数与32(C-MODE)端子状态选择，本文简要介绍位置模式的控制方法。 一、按照伺服电机驱动器说明书上的位置控制模式控制信号接线图连接导线 3(PULS1)，4(PULS2)为脉冲信号端子，PULS1连接直流电源正极(24V电源需串连2K左右的电阻),PULS2连接控制器(如PLC的输出端子)。 5(SIGN1)，6(SIGN2)为控制方向信号端子，SIGN1连接直流电源正极(24V电源需串连2K左右的电阻),SIGN2连接控制器(如PLC的输出端子)。当此端子接收信号变化时，伺服电机的运转方向改变。实际运转方向由伺服电机驱动器的P41，P42这两个参数控制。 7(com+)与
8、外接24V直流电源的正极相连。 29(SRV-0N),伺服使能信号，此端子与外接24V直流电源的负极相连，则伺服电机进入使能状态，通俗地讲就是伺服电机已经准备好，接收脉冲即可以运转。 上面所述的六根线连接完毕(电源、编码器、电机线当然不能忘)，伺服电机即可根据控制器发出的脉冲与方向信号运转。其他的信号端子，如伺服报警、偏差计数清零、定位完成等可根据您的要求接入控制器。构成更完善的控制系统。 二、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或是3或是4。3与4的区别在于当32(C-MODE)端子为短路时，控制模式相应变为速度模式或是转矩模式，而设为0，则只为位置控制模
9、式。如果您只要求位置控制的话，Pr02设定为0或是3或是4是一样的。 2、Pr10，Pr11,Pr12增益与积分调整，在运行中根据伺服电机的运行情况相应调整,达到伺服电机运行平稳。当然其他的参数也需要调整(Pr13，Pr14,Pr15,Pr16，Pr20也是很重要的参数)，在您不太熟悉前只调整这三个参数也可以满足基本的要求. 3、Pr40指令脉冲输入选择，默认为光耦输入(设为0)即可。也就是选择3(PULS1)，4(PULS2)，5(SIGN1)，6(SIGN2)这四个端子输入脉冲与方向信号。 4、Pr41，Pr42简单地说就是控制伺服电机运转方向。Pr41设为0时，Pr42设为3,则5(SI
10、GN1)，6(SIGN2)导通时为正方向(CCW)，反之为反方向(CW)。Pr41设为1时，Pr42设为3,则5(SIGN1)，6(SIGN2)断开时为正方向(CCW)，反之为反方向(CW)。(正、反方向是相对的，看您如何定义了，正确的说法应该为CCW，CW). 5、Pr46,Pr4A,Pr4B电子齿轮比设定。此为重要参数，其作用就是控制电机的运转速度与控制器发送一个脉冲时电机的行走长度。 其公式为： 伺服电机每转一圈所需的脉冲数=编码器分辨率 Pr4B(Pr46 2Pr4A) 伺服电机所配编码器如果为:2500p/r 5线制增量式编码器，则编码器分辨率为10000p/r 如您连接伺服电机轴的
11、丝杆间距为20mm，您要做到控制器发送一个脉冲伺服电机行走长度为一个丝(0.01mm)。计算得知：伺服电机转一圈需要2000个脉冲。(每转一圈所需脉冲确定了，脉冲频率与伺服电机的速度的关系也就确定了) 三个参数可以设定为：Pr4A=0，Pr46=10000，Pr4B=2000，约分一下则为：Pr4A=0，Pr46=100，Pr4B=20。 从上面的叙述可知:设定Pr46,Pr4A,Pr4B这三个参数是根据我们控制器所能发送的最大脉冲频率与工艺所要求的精度。在控制器的最大发送脉冲频率确定后，工艺精度要求越高，则伺服电机能达到的最大速度越低。 做好上面的工作，编制好PLC程序，我们就可以控制伺服运
12、转了。伺服电机转速的PLC控制1.引言伺服电机在自动控制系统中用作执行元件，它将接收到的控制信号转换为轴的角位移或角速度输出。通常的控制方式有三种：通讯方式，利用RS232或RS485方式与上位机进行通讯，实现控制；模拟量控制方式，利用模拟量的大小和极性来控制电机的转速和方向；差分信号控制方式，利用差分信号的频率来控制电机速度。简单、方便的实现对伺服电机转速的精确控制是工业控制领域内的一个期望目标，本文主要研究如何利用PLC输出的模拟量实现对伺服电机的速度较为精准的控制。2.控制系统电路控制装置选用西门子S7-200系列PLC CPU224XPCN，这种型号的PLC除了带有输入输出点外。还有1
13、个模拟量输入点和1个模拟量输出点，这一型号PLC所具有的模拟量模块，能够满足控制伺服电机的需要。触摸屏选用西门子触摸屏，型号为TP177B。具体控制方案如图l所示，触摸屏是人机对话接口，最初的指令信息要从这里输入。输入的信息通过通讯端口传送到PLC。经运算后，PLC输出模拟量，并连接到伺服控制器的模拟量输入端口。伺服控制器对接收到的模拟量进行内部运算，而后驱动伺服电机达到相应的转速。伺服电机通过测速元件将转速信息反馈到伺服控制器，形成闭环系统，实现转速稳定的效果。图1 控制方案 方案中的伺服电机，设计工作转速范围为5006000RPM，精度要求为3RPM。3.控制过程在触摸屏中设置一个对话框，
14、可输入4位数值，然后将此对话框中的数据属性设置成对应PLC中的整形变量数据(如VW310)。目的是当在对话框中输人数值后，电机就能够达到与该数值相同的速度。PLC输出的模拟量是010V，对应的整形数据是032000；而伺服电机的输入模拟量是0l0V。对应的转速是0-6500 RPM。由于这些数值都是理论上的，并且最终希望得到的还是输入值对应上转速即可。因此，模拟量作为中间环节仅做参考。需要重点考虑的还是输入值、整形数据和实际转速。经过直接实测，测试数据如表1所示。表1直接实测数值表输入值整形数值实际转速500500702000200036040004000750600060001145由表1可
15、看出，输入值和实际转速相差甚远，而唯一的办法是通过运算将输入值转换成能对应上实际转速的整形数值。但是还要首先找到最高转速和最低转速对应的数值。通过实验发现，对应关系如表2所示表2 实测对应数值表整形数值实际转速2711500308546000 PLC的模拟量输出和伺服电机转速输出都是线性的，可以根据表2的数据列出直线方程组，计算出输入值和整形数值之间的关系。2711500a+b30854600a+b解得：a=5117；b=152设实际转速为x，整形数值为y；那么关系方程为：y=5117x+152通过PLC。实现则需妻用到数字运算指令，具体如图2所示图2数字运算指令实现对应关系运算后，将数据直接传送到模拟量输出口就完成了转换工作(由于输出口不接受双字数据；所以仅传字数据，VB2232即可)。如图3所示图3模拟量输出口
