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PLC控制伺服電機準確定位的方法

作者: 時間:2012-05-11 來源:網(wǎng)絡 收藏
,同時通過中斷連接指令ATCH將中斷事件12(即高速計數(shù)器的當前值等于預置值中斷)和中斷服務程序COUNT_EQ連接起來,并執(zhí)行ENI指令,全局開中斷。當高速計數(shù)器的當前值等于預置值時,執(zhí)行中斷服務程序,將SMD42的值清零,再次執(zhí)行HSC指令重新對高速計數(shù)器寫入當前值和預置值,同時使M0.0置位,電動機停止運行。

2 利用的高速脈沖指令步進電機實現(xiàn)

  2.1 系統(tǒng)工作原理

  步進電機因其具有結構簡單、方便、轉動慣量低、定位精度高、無累積誤差和成本低廉等優(yōu)點而成為工業(yè)的主要執(zhí)行元件,尤其是在精確定位場合中得到廣泛應用。在工業(yè)生產(chǎn)中,步進電機和生產(chǎn)機械的連接有很多種,常見的一種是步進電機和絲杠連接,將步進電機的旋轉運動轉變成工作臺面的直線運動。當需要對工作臺面移動距離進行定位控制時,只需要控制步進電機的轉速和角位移大小即可。在非超載的情況下,步進電機的轉速和角位移只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比,轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的相序,則可以實現(xiàn)步進電機反轉。

  目前世界上主要的廠家生產(chǎn)的均有專門的高速脈沖輸出指令,可以很方便地和步進電機構成運動定位控制系統(tǒng)。由PLC高速脈沖指令控制步進電機實現(xiàn)的實質是PLC通過高速脈沖輸出指令PTO/PWM輸出高速脈沖信號,經(jīng)步進電機脈沖細分驅動器控制步進電機的運行,從而推動工作臺移動到達指定的位置,實現(xiàn)。工作臺移動的距離與PLC脈沖數(shù)之間的關系為:

  

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  式中:N為PLC發(fā)出的控制脈沖的個數(shù);n為步進電機驅動器的脈沖細分數(shù)(如果步進電機驅動器有脈沖細分驅動);θ為步進電機的布距角,即步進電機每收到一個脈沖變化,軸所轉過的角度;d為絲杠的螺紋距,它決定了絲杠每轉過一圈,工作臺面前進的距離;δ為脈沖當量(定位精度);i為傳動速比;L為工作臺移動的距離。

  顯然,利用PLC控制步進電機實現(xiàn)準確定位的關鍵是對PLC產(chǎn)生的脈沖數(shù)的設定。而脈沖數(shù)與脈沖當量、傳動速比、步進電機驅動器的細分數(shù)以及脈沖頻率等都有關。

  2.2 設計與實施

  以貨物倉儲系統(tǒng)中的對直線導軌的定位控制設計為例加以說明。在倉儲系統(tǒng)中,要求由步進電機拖動直線導軌將料塊送到指定的倉庫門口。假設從起點到終點的運送距離為100 mm,即要求由步進電機帶動導軌作直線運動,定位距離為100 mm。為實現(xiàn)準確定位,系統(tǒng)采用西門子S7-200系列CPU226型PLC、四通57BYG250C混合式步進電機和森創(chuàng)SH-20403步進電機驅動器等設備。其中CPU226型PLC的CPU有兩個脈沖發(fā)生器,分別是Q0.0端子和Q0.1端子。這兩個端子均可輸出PTO/PWM高速脈沖信,脈沖頻率可達20 kHz。根據(jù)控制要求,系統(tǒng)擬采用高速脈沖串輸出PTO功能,PTO功能可輸出一定脈沖個數(shù)和占空比為50%的方波信號。輸出脈沖的周期以μs或ms為增量單位。PTO功能允許多個脈沖串排隊輸出,從而形成流水線。流水線分為兩種:單段流水線和多段流水線。

  為了消除電機的低頻振蕩,提高分辨率,采用了步進電機細分驅動器,驅動步距角為0.9°/1.8°,脈沖細分數(shù)設定為4。為保證速度和定位精度要求,步進電機運行一般要經(jīng)歷三個過程,即啟動加速、恒速運行和接近定位點時的減速運行。為了維護步進電機以及驅動設備,要求驅動脈沖頻率也線性增大,所以,本定位控制系統(tǒng)采用多管線操作,控制電機的運行過程。設直線導軌起始位置在A點,現(xiàn)欲從A點移至D點,其中AD=100 mm。定位精度只與步進電機脈沖當量有關,取脈沖當量為0.11 mm/脈沖,則需要900個脈沖完成定位。步進電機運行過程中,要從A點加速到B點后恒速運行,又從C點開始減速到D點完成定位過程用200個脈沖完成升頻加速,500個脈沖恒速運行,200個脈沖完成降頻減速。如圖2所示。

  

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關鍵詞: PLC 控制 伺服電機 準確定位

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