如何采用PLC控制伺服電機(jī)的精確定位資料

如何采用PLC控制伺服電機(jī)的精確定位1PLC定義

PLC主要是指數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機(jī)械的生產(chǎn)過程。PLC的特點(diǎn)是性能穩(wěn)定可靠，一般由大公司如三菱，LG、臺達(dá)、西門子等生產(chǎn)制造，質(zhì)量可靠，使用壽命長，其次PLC的擴(kuò)展性好，一般可通過簡單方法實(shí)現(xiàn)多種專業(yè)的功能，如AD／DA功能，波形輸出功能，PID模糊控制功能等。PLC可采用代碼編程或者梯形圖編程，邏輯清楚，編程簡單，適合于初學(xué)者學(xué)習(xí)和使用，因此用途廣泛。目前PLC已經(jīng)在世界各地的重要控制系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用。大到航天航海，小到普通家用電器，都有它的身影，特別是制造工廠，更是得到了大量的使用。

2伺服電機(jī)定義

伺服電機(jī)主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)?，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm。伺服電機(jī)在要求精密控制的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，他的閉環(huán)控制功能，是步進(jìn)電機(jī)無法比擬的。在一些場合，由于步進(jìn)電機(jī)沒有反饋，因此當(dāng)步進(jìn)電機(jī)卡死或打滑會(huì)出現(xiàn)丟步的情況，從而大大影響設(shè)備使用精度，因此步進(jìn)電機(jī)一般用于純粹的轉(zhuǎn)動(dòng)過程，或者用于對精度要求不高的使用場合。

3如何采用PLC控制伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)

文中采用了LG品牌PLC，伺服電機(jī)采用英邁克的伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器。

3.1PLC控制伺服電機(jī)原理圖

PLC控制伺服電機(jī)原理如圖1所示。

①PLC引腳說明。

PLC引腳P00為電機(jī)運(yùn)行啟動(dòng)信號；PLC引腳P40屬于LGPLC的專用高速脈沖通道，用于控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。P41屬于LGPLC專用方向脈沖通道；P屬于高速脈沖通道的專用高電平端，當(dāng)高速脈沖通道為低電平時(shí)，電流從P流向高速脈沖通道，從而伺服電機(jī)收到高速脈沖，并執(zhí)行相關(guān)控制，如轉(zhuǎn)動(dòng)和換向。P04和P05屬于LGPLC的專用原點(diǎn)定位信號，P04為減速信號，P05為到位信號。

原點(diǎn)定位原理如下：原點(diǎn)是為位置控制中的基準(zhǔn)點(diǎn)，當(dāng)原點(diǎn)位置設(shè)置好了后，后面的位置控制才有意義，因此在定位脈沖發(fā)送前必須進(jìn)行原點(diǎn)控制。當(dāng)發(fā)送原點(diǎn)定位POSORG命令后，電機(jī)開始按參數(shù)設(shè)定的速度加速，然后勻速直到P04光電被感應(yīng)，然后以一個(gè)比較低的速度繼續(xù)運(yùn)行，直到P05光電也被感應(yīng)，此時(shí)原點(diǎn)位置被自動(dòng)記錄在PLC中，以后的位置控制指令，都由這個(gè)原點(diǎn)坐標(biāo)作為參考。

②電機(jī)驅(qū)動(dòng)器引腳說明。

伺服使能：該引腳為24＋高電平時(shí)，伺服電機(jī)進(jìn)人工作狀態(tài)，否則處于參數(shù)設(shè)置狀態(tài)。

DCl2-24：該引腳需要和PLC的24-連接，獲取相同的低電位。

PURSE32：該引腳為位置脈沖發(fā)送的高電位，直接通過一個(gè)2K電阻連接到PLC的P端

PURSE31：該引腳接受PLC的P40發(fā)出的位置信號低電平，作為控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的位置信號。

PURSE34：該引腳為方向脈沖發(fā)送的高電位，直接通過一個(gè)2K電阻連接到PLC的P端

PURSE33：該引腳接受PLC的P40發(fā)出的位置信號低電平，作為控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向信號。

CZ信號：可作為運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)的反饋信號，電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，該通道會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖。

③電機(jī)引腳說明。

由于電機(jī)直接于伺服有相關(guān)配套的連接，無須知道接線過程，因此不具體說明。

3.2PLC控制伺服電機(jī)流程

第一步：原點(diǎn)定位，發(fā)送POSORG命令。

第二步：位置運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)送POSDST命令，控制電機(jī)每次轉(zhuǎn)動(dòng)制定的角距。

3.3PLC梯形圖

PLC梯形圖如圖2所示。當(dāng)PO開關(guān)閉合時(shí)，開始執(zhí)行原點(diǎn)定位命令，此時(shí)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，直到P04光電被感應(yīng)，此時(shí)電機(jī)減速，當(dāng)p05光電被感應(yīng)時(shí)，此時(shí)電機(jī)原點(diǎn)定位結(jié)束，并產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)志位F0283，并執(zhí)行DM001命令，該命令將在只在本段程序內(nèi)產(chǎn)生一次t0001閉合信號，因?yàn)樵c(diǎn)結(jié)束標(biāo)志F283會(huì)一直存在，為避免頻繁發(fā)送定位命令，因此這里用了DM001命令，此時(shí)電機(jī)定位開始執(zhí)行，posds／表示從當(dāng)前位置開始向后按制定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)制定的角度。

PLC控制伺服電機(jī)介紹PLC控制伺服電機(jī)的方法。伺服電機(jī)有三種控制模式：速度控制，位置控制，轉(zhuǎn)矩控制{由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的Pr02參數(shù)與32(C-MODE)端子狀態(tài)選擇}，本文簡要介紹位置模式的控制方法。

一、按照伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器說明書上的'位置控制模式控制信號接線圖'連接導(dǎo)線

3(PULS1)，4(PULS2)為脈沖信號端子，PULS1連接直流電源正極(24V電源需串連2K左右的電阻),PULS2連接控制器(如PLC的輸出端子)。

5(SIGN1)，6(SIGN2)為控制方向信號端子，SIGN1連接直流電源正極(24V電源需串連2K左右的電阻),SIGN2連接控制器(如PLC的輸出端子)。當(dāng)此端子接收信號變化時(shí)，伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向改變。實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)方向由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的P41，P42這兩個(gè)參數(shù)控制。

7(com+)與外接24V直流電源的正極相連。

29(SRV-0N),伺服使能信號，此端子與外接24V直流電源的負(fù)極相連，則伺服電機(jī)進(jìn)入使能狀態(tài)，通俗地講就是伺服電機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好，接收脈沖即可以運(yùn)轉(zhuǎn)。

上面所述的六根線連接完畢(電源、編碼器、電機(jī)線當(dāng)然不能忘)，伺服電機(jī)即可根據(jù)控制器發(fā)出的脈沖與方向信號運(yùn)轉(zhuǎn)。其他的信號端子，如伺服報(bào)警、偏差計(jì)數(shù)清零、定位完成等可根據(jù)您的要求接入控制器。構(gòu)成更完善的控制系統(tǒng)。

二、設(shè)置伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)表2

實(shí)測對應(yīng)數(shù)值表整形數(shù)值實(shí)際轉(zhuǎn)速2711500308546000

PLC的模擬量輸出和伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出都是線性的，可以根據(jù)表2的數(shù)據(jù)列出直線方程組，計(jì)算出輸入值和整形數(shù)值之間的關(guān)系。2711＝500×a+b30854＝600×a+b解得：a=5117；b=152設(shè)實(shí)際轉(zhuǎn)速為x，整形數(shù)值為y；那么關(guān)系方程為：y=5117×x+152通過PLC。實(shí)現(xiàn)則需妻用到數(shù)字運(yùn)算指令，具體如圖2所示圖2數(shù)字運(yùn)算指令實(shí)現(xiàn)對應(yīng)關(guān)系運(yùn)算后，將數(shù)據(jù)直接傳送到模擬量輸出口就完成了轉(zhuǎn)換工作(由于輸出口不接受雙字?jǐn)?shù)據(jù)；所以僅傳字?jǐn)?shù)據(jù)，VB2232即可)。如圖3所示圖3模擬量輸出口傳送指令這樣．就基本上完成了從對話框輸入速度值，經(jīng)過PLC運(yùn)算后輸出模擬量。伺服控制器接收到模擬量驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速等于輸入速度值的過程。通過經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)，測得輸入值、整形數(shù)值、實(shí)際轉(zhuǎn)速如表3。表3運(yùn)算后的實(shí)測數(shù)值表輸入值運(yùn)算后數(shù)值實(shí)際轉(zhuǎn)速50027115001000526999920001038619983000155033000400020620400250002573750016000308546000

4.結(jié)束語本文提出了一種利用西門子200系列PLC所配備的模擬量輸出模塊，控制伺服電機(jī)的方法，方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，且能夠滿足轉(zhuǎn)速精度為±3RPM的工作要求。松下的PLC,我用的定位輸出指令,就是初始速度,最高速度,加減速時(shí)間,目標(biāo)脈沖數(shù),一起送進(jìn)寄存器,然后用一個(gè)上升沿觸發(fā),輸出點(diǎn)就按我設(shè)定的這些數(shù)據(jù)輸出,也就是可以按一點(diǎn)的速度曲線控制伺服電機(jī)速度.但是,我發(fā)現(xiàn)把數(shù)據(jù)設(shè)定好后,一旦觸發(fā),這些脈沖就得一口氣發(fā)送下去了.假如我中途想讓此點(diǎn)停止脈沖輸出,也沒辦法了.感覺應(yīng)該有這樣的指令啊,希望是我沒有找到.或者是得在編程中做一些技巧,謝謝啊.這工程有點(diǎn)急,來不急仔細(xì)找了,請高手幫幫忙.提問者：39577BD-魔法學(xué)徒一級最佳答案F0mv,H10,DT90052F0mv,H0,DT90052觸發(fā)脈沖條件就是急停，停止等一些你想停止的條件3回答者：chm50308-試用期二級2009-7-1817:55我來評論>>提問者對于答案的評價(jià)：提問者對于答案的評價(jià)：對我要的就是這個(gè),謝謝啦相關(guān)內(nèi)容?PLC脈沖輸出點(diǎn)?PLC高速脈沖輸出電壓是多少?PLC的脈沖輸出波形？?請問拉姆齊皮帶秤技術(shù)參數(shù)，輸入輸出PLC模擬量和脈沖...?PLC電氣切換脈沖輸出更多相關(guān)問題>>更多相關(guān)問題查看同主題問題：輸出脈沖其他回答共3條加個(gè)手動(dòng)復(fù)位按鈕唄回答者：skyshao444-伍長四級2009-7-1816:39加一個(gè)定位條件不就可以了嗎?可以是觸摸屏上的一個(gè)開關(guān),也可以是停止按鈕PLC控制伺服以松下FP1系列PLC和A4系列伺服驅(qū)動(dòng)為例，編制控制伺服電機(jī)定長正、反旋轉(zhuǎn)的PLC程序并設(shè)計(jì)外圍接線圖，此方案不采用松下的位置控制模塊FPG--PP11\12\21\22等，而是用晶體管輸出式的PLC，讓其特定輸出點(diǎn)給出位置指令脈沖串，直接發(fā)送到伺服輸入端，此時(shí)松下A4伺服工作在位置模式。在PLC程序中設(shè)定伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，單位為（rpm），設(shè)伺服電機(jī)設(shè)定為1000個(gè)脈沖轉(zhuǎn)一圈。PLC輸出脈沖頻率=（速度設(shè)定值/6）*100（HZ）。假設(shè)該伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)直線定位精度為±0.1mm，伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈滾珠絲杠副移動(dòng)10mm，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要的脈沖數(shù)為1000，故該系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量或者說驅(qū)動(dòng)分辨率為0.01mm(一個(gè)絲)；PLC輸出脈沖數(shù)=長度設(shè)定值*10。

以上的結(jié)論是在伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)定完的基礎(chǔ)上得出的。也就是說，在計(jì)算PLC發(fā)出脈沖頻率與脈沖前，先根據(jù)機(jī)械條件，綜合考慮精度與速度要求設(shè)定好伺服電機(jī)的電子齒輪比！大致過程如下：

機(jī)械機(jī)構(gòu)確定后，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的行走長度已經(jīng)固定（如上面所說的10mm），設(shè)計(jì)要求的定位精度為0.1mm(10個(gè)絲)。為了保證此精度，一般情況下是讓一個(gè)脈沖的行走長度低于0.1mm，如設(shè)定一個(gè)脈沖的行走長度為如上所述的0.01mm，于是電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要脈沖數(shù)即為1000個(gè)脈沖。此種設(shè)定當(dāng)電機(jī)速度要求為1200轉(zhuǎn)/分時(shí)，PLC應(yīng)該發(fā)出的脈沖頻率為20K。松下FP1---40T的PLC的CPU本體可以發(fā)脈沖頻率為50KHz，完全可以滿足要求。

如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈為100mm，設(shè)定一個(gè)脈沖行走仍然是0.01mm，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要脈沖數(shù)即為10000個(gè)脈沖，電機(jī)速度為1200轉(zhuǎn)時(shí)所需要脈沖頻率就是200K。PLC的CPU輸出點(diǎn)工作頻率就不夠了。需要位置控制專用模塊等方式。

有了以上頻率與脈沖數(shù)的算法就只需應(yīng)用PLC的相應(yīng)脈沖指令發(fā)出脈沖即可實(shí)現(xiàn)控制了。假設(shè)使用松下A4伺服，其工作在位置模式，伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置與接線方式如下：

一、按照伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器說明書上的“位置控制模式控制信號接線圖”接線：

pin3(PULS1)，pin4(PULS2)為脈沖信號端子，PULS1連接直流電源正極(24V電源需串連2K左右的電阻),PULS2連接控制器(如PLC的輸出端子)。

pin5(SIGN1)，pin6(SIGN2)為控制方向信號端子，SIGN1連接直流電源正極(24V電源需串連2K左右的電阻)，SIGN2連接控制器(如PLC的輸出端子)。當(dāng)此端子接收信號變化時(shí)，伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向改變。實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)方向由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的P41，P42這兩個(gè)參數(shù)控制，pin7(com+)與外接24V直流電源的正極相連。pin29(SRV-0N)，伺服使能信號，此端子與外接24V直流電源的負(fù)極相連，則伺服電機(jī)進(jìn)入使能狀態(tài)，通俗地講就是伺服電機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好，接收脈沖即可以運(yùn)轉(zhuǎn)。

上面所述的六根線連接完畢(電源、編碼器、電機(jī)線當(dāng)然不能忘)，伺服電機(jī)即可根據(jù)控制器發(fā)出的脈沖與方向信號運(yùn)轉(zhuǎn)。其他的信號端子，如伺服報(bào)警、偏差計(jì)數(shù)清零、定位完成等可根據(jù)您的要求接入控制器構(gòu)成更完善的控制系統(tǒng)。二、設(shè)置伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)。

1、Pr02----控制模式選擇，設(shè)定Pr02參數(shù)為0或是3或是4。3與4的區(qū)別在于當(dāng)32(C-MODE)端子為短路時(shí)，控制模式相應(yīng)變?yōu)樗俣饶Ｊ交蚴寝D(zhuǎn)矩模式，而設(shè)為0，則只為位置控制模式。如果您只要求位置控制的話，Pr02設(shè)定為0或是3或是4是一樣的。

2、Pr10，Pr11,Pr12----增益與積分調(diào)整，在運(yùn)行中根據(jù)伺服電機(jī)的運(yùn)行情況相應(yīng)調(diào)整,達(dá)到伺服電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。當(dāng)然其他的參數(shù)也需要調(diào)整(Pr13，Pr14,Pr15,Pr16，Pr20也是很重要的參數(shù))，在您不太熟悉前只調(diào)整這三個(gè)參數(shù)也可以滿足基本的要求.。

3、Pr40----指令脈沖輸入選擇，默認(rèn)為光耦輸入(設(shè)為0)即可。也就是選擇3(PULS1)，4(PULS2)，5(SIGN1)，6(SIGN2)這四個(gè)端子輸入脈沖與方向信號。

4、Pr41，Pr42----簡單地說就是控制伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向。Pr41設(shè)為0時(shí)，Pr42設(shè)為3,則5(SIGN1)，6(SIGN2)導(dǎo)通時(shí)為正方向(CCW)，反之為反方向(CW)。Pr41設(shè)為1時(shí)，Pr42設(shè)為3,則5(SIGN1)，6(SIGN2)斷開時(shí)為正方向(CCW)，反之為反方向(CW)，正、反方向是相對的，看您如何定義了，正確的說法應(yīng)該為CCW，CW。

5、Pr48、Pr4A、Pr4B----電子齒輪比設(shè)定。此為重要參數(shù)，其作用就是控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與控制器發(fā)送一個(gè)脈沖時(shí)電機(jī)的行走長度。其公