基于PLC和交流伺服的單軸控制系統(tǒng)

5 運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工作中，不同控制模式的切換應(yīng)在電機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行。為保證系統(tǒng)運(yùn)行安全，在自動(dòng)與點(diǎn)動(dòng)、電機(jī)正反轉(zhuǎn)等動(dòng)作間應(yīng)加入互鎖功能。運(yùn)動(dòng)控制程序在57-200PLC中編寫(xiě)。編程時(shí)對(duì)不同動(dòng)作，如自動(dòng)模式、點(diǎn)動(dòng)模式和回參考點(diǎn)(復(fù)位)等動(dòng)作，分別編寫(xiě)了相應(yīng)子程序，由主程序OB1調(diào)用。子程序的啟動(dòng)由57-200PLC翰入點(diǎn)或觸摸屏輔助繼電器信號(hào)進(jìn)行選擇。

5.1自動(dòng)模式

系統(tǒng)硬件連接中，編碼器反饋脈沖接到驅(qū)動(dòng)器，構(gòu)成一個(gè)半閉環(huán)定位控制系統(tǒng)。當(dāng)偏差滯留脈沖(PLC輸出脈沖與編碼器反饋脈沖差值)小于參數(shù)設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)器向PLC翰出脈沖定位完成信號(hào)，同時(shí)PLC中定位完成標(biāo)志V 18.2置1。自動(dòng)程序設(shè)計(jì)中，首先要將觸摸屏端的運(yùn)行參數(shù)轉(zhuǎn)為相應(yīng)脈沖數(shù)，然后由PLC輸出該數(shù)目的脈沖到伺服驅(qū)動(dòng)器。S7-200 PLC集成有兩路20kHz高速軸出口，自動(dòng)模式下，系統(tǒng)利用PLS指令，從Q0.0口輸出PTO脈沖。PTO輸出模式下對(duì)應(yīng)控制字節(jié)單元為SMB67，程序中向該寄存器中寫(xiě)入16#85，對(duì)應(yīng)功能為:選擇PTO模式:允許脈沖輸出:單段操作;微秒時(shí)墓;發(fā)脈沖周期與個(gè)數(shù)異步更新。為避免掃描周期對(duì)脈沖發(fā)送過(guò)程產(chǎn)生影響，每次脈沖發(fā)送完后，系統(tǒng)產(chǎn)生一次中斷。當(dāng)齋要系統(tǒng)緊急停止時(shí)，可通過(guò)向SMB67中寫(xiě)入控制字16#CB來(lái)停止脈沖愉入?？紤]到S 7-200的脈沖發(fā)送頻率限制，設(shè)計(jì)電機(jī)以800r/m速度運(yùn)行，在驅(qū)動(dòng)器電子齒輪比設(shè)置中，將輸入脈沖倍頻數(shù)設(shè)為10，分頻數(shù)設(shè)為1，對(duì)應(yīng)參數(shù)號(hào)分別為Pr34和Pr35。伺服電機(jī)自帶編碼器經(jīng)4倍頻后，分辨率可達(dá)10000P/R,電子齒輪比設(shè)置后，可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器每接收1000個(gè)脈沖電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，PLC脈沖發(fā)送頻率低于最高值。

5.2點(diǎn)動(dòng)模式

點(diǎn)動(dòng)模式下，系統(tǒng)選擇驅(qū)動(dòng)器工作在速度模式，電機(jī)按驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)定速度運(yùn)行。運(yùn)行點(diǎn)動(dòng)模式時(shí)，為避免自動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)間的信號(hào)影響，首先要通過(guò)驅(qū)動(dòng)器X3輸入點(diǎn)，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器混合模式切換。系統(tǒng)中只使用一個(gè)內(nèi)部速度，即點(diǎn)動(dòng)模式下，控制電機(jī)以單一速度運(yùn)行。設(shè)計(jì)電機(jī)以2000r/m的速度運(yùn)行，加減速時(shí)間設(shè)為500ms，由參數(shù)號(hào)Pr24設(shè)置得到。

5.3回參考點(diǎn)

伺服控制系統(tǒng)中，復(fù)位功能可一定程度上減小由系統(tǒng)慣性、脈沖丟失、絲杠與機(jī)械構(gòu)件間的聯(lián)接空隙等因素帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)控制偏差。本系統(tǒng)中，參考點(diǎn)設(shè)置在絲杠中間位置，復(fù)位功能由系統(tǒng)編程實(shí)現(xiàn)。參考點(diǎn)處設(shè)有接近開(kāi)關(guān)，其兩端分別設(shè)置機(jī)械傳感器，位置反饋信號(hào)接到S7-200端。系統(tǒng)復(fù)位過(guò)程描述如下:當(dāng)參考點(diǎn)兩側(cè)的機(jī)械傳感器檢測(cè)到工作臺(tái)經(jīng)過(guò)時(shí)，反饋信號(hào)由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，PLC內(nèi)部置位。復(fù)位指令下達(dá)后，根據(jù)機(jī)械傳感器信號(hào)，在PLC端進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)向判斷，電機(jī)以回原點(diǎn)第一速度運(yùn)行;碰到機(jī)械傳感器下降沿時(shí)，電機(jī)改為第二速度慢速靠近參考點(diǎn)，碰到參考點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)停止，系統(tǒng)復(fù)位結(jié)束。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的交流伺服系統(tǒng)以適應(yīng)工業(yè)控制需求為出發(fā)點(diǎn)，融入了PLC、觸摸屏和總線通訊，有較好的工程使用價(jià)值。系統(tǒng)通過(guò)觸摸屏進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使操作簡(jiǎn)單;利用PLC直接對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行位置和速度控制，省略了定位模塊，節(jié)約了成本。搭建的系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行可靠，取得了滿意的效果。