PLC控制步进伺服电机实现定位的几种方法

在工业加工和生产过程中,机械自动化或半自动化加工要求精准定位,因此在系统中使用伺服电机。PLC 是一种只应用于工业生产的控制型计算机,具有抗干扰能力强、体力较小、可靠性较高的优点。使用PLC 控制伺服电机,可以实现高效率和高精度的定位。1 精确定位系统的总体设计
精准定位系统的结构如图1所示,为了使丝杆精准进给,AD/DA 转换模块、交流伺服电动机、触摸屏、可编程還辑控制器(PLC)、精密零件如滚珠丝杆等构成闭合环路控制系统,工作时紧密配合。通过夹具、固定工作台、移动工作台相
互协调,完成不同型号零件的夹紧工作。
图1 系统总体设计方框图
2 PLC 高速脉冲输出控制步进伺服电机定位2.1 控制系统的工作原理
步进伺服电机是一种高精度定位控制系统。工业生产过程中,步进伺服经常与丝杆连接,实现将旋转运动转变为工作台的直线运动。控制工作台的直线运动距离,只需要控制步进伺服电机的转速和角位移即可。步进伺服电机是由PLC 高速脉冲指令控制,原理是通过脉冲,PLC 输出PTO/PWM 指令,输出高速脉冲。通过驱动器,步进电机会将工作台移动到相应位置,完成精确定位。运行过程中,脉冲数会受到传动速比、脉冲当量、步进伺服电机驱动器的细分数及脉冲频率等因素的影响。图2
为高速脉冲输出方式的位置图。
图2 位置控制原理图
2.2 控制系统的设计方案
董振堂货物仓储系统多采用直线型导轨。步进伺服电机以直线型导轨的移动方式,将材料移至距离为200mm 的工作地。
该系统为了精准定位,采用混合式步进电机、步进伺服电机驱动器,PLC 型号为CPU226的PLC(包含Q0.1端子和Q0.0端子两个脉冲发生器)。系统可以形成多段和单段两种流水线形式,因为PTO 功能可以排队输出多个脉冲串,而操作过程中需要根据工作需求采用PTO 功能。步距角设定为0.9°/1.8°,将脉冲细分数调至4,以消除电机低频震荡和提高分辨率。步进伺服电机定位需要经历三个过程:启动加速、恒速运行和减速运行。另外,运行过程中,为了确保驱动设备和电机的运行,应线性增加驱动脉冲频率。2.3 控制系统的注意事项
PLC 的型号的选择:根据系统控制,确定输出频率大小和选择晶体管输出类型;(2)设置电机驱动器参数及细分数;(3)计算脉冲当量;(4)步进伺服电机通过确定电机的电压值、电流值及使用螺栓机构,来确定系统的相数和拍数。另外,还要考虑额定转矩、速比、负载转矩、运行频率和轴向力
70 YEARS OF CHINA等,只有选择合适的步进伺服电机规格,确定控制装置相关参数,才能选择适宜的电机。3 EM253位置控制模块3.1 硬件构成
图3为EM253位置控制原理图,定义伺服驱动器工作在脉冲+方向模式下。P 0口发送脉冲,P 1口发送方向,DIS 端硬件使能放大器,并同时清除放大器错误。LIM-、LIM+、REF
分别为电机左限位、右限位以及参考点。
图3 EM253位置控制原理图
3.2 程序设计
EM253位置控制模块可以通过Step7-Micro/WIN 向导进行配置,配置完成后系统将自动生成子程序,可实现手动、自动、轨迹运行模式。由于EM253属于开环控制,不能很好地反馈电机实际运动情况。因此,利用伺服驱动器本身的差分输出信号,通过伺服驱动器软件设置,反馈给PLC,实现闭环位置控制。由于直线伺服电动缸与PLC 可允许发送接收信号存在一定差别,因此需要对输入到PLC的信(下转第164页)
PLC 控制步进伺服电机实现定位的几种方法
魏志丽
(广东松山职业技术学院,韶关 512126)
摘 要:本文介绍了几种PLC 控制伺服电机定位的方法,并经过深入探索,研究提出实现伺服电机定位过程中需要注意的事项,从而确定了伺服电机定位控制系统的参考方案和基本设计思路,以期为工业生产中PLC 控制伺服电机定位的过程提供理论依据。
关键词:伺服电机  PLC  定位控制
DOI:10.ki.mmte.2017.0275季奎顺
产品质量意识,增强学生的责任感。同时,在金工实习考核中,将安全生产意识与文明实习作风结合,把安全生产实习作为评分标准之一,培养学生严谨、严肃、严格的作风,从而提高考核管理水平。
同时,为了调动教与学的积极性,要积极举办各种技能竞赛,既考核学生的操作技能,又考核其对加工工艺的理解。考核结束后统一评分,并根据分数的高低进行奖励,从而使学生对实习产生浓厚的兴趣,活跃实习风气。此外,鼓励教师与学生参加全国技能大赛,从而增强教与学的积极性。
5 结语
金工实践教学作为高等学校教学体系的重要组成部分和必修环节,应该从教学内容、教学环境、师资队伍、考核制度等多方面入手,积极实施改革,与时俱进。通过对教学内容、教学环境、师资队伍、考核制度等方面的改革,全面提高了学生综合素质,增强了学生的实践能力,培养和发展了学生的创新意识和创新能力。因此,为了更好地深化高校教学改革,应在教学改革中不断进行探索与思考。
参考文献
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The Exploration and Reflection on Teaching Reform of Metalworking
SU Huanhuan
(School of Mechanical-electronic and Vehicle Engineering, Weifang University, Weifang 261061)
Abstract: It is an important mission of higher education in our country to deepen the reform of higher education, improve the comprehensive quality of students, enhance students' practical ability, and cultivate and develop the innovative consciousness and innovative ability of students. Practice teaching as an important part of the teaching system of colleges and universities should also keep pace with the times. In this paper, the teaching content, teaching environment, teachers, examinati
on system and other aspects were reformed, and exploration and reflection must be carried out in the teaching reform.
Key words: metalworking teaching, teaching reform, teaching content, teaching environment, teachers
(上接第160页)号进行电平转化以及降低伺服驱动器发送的反馈脉冲频率。PLC对输入脉冲进行累加,从而得到电机的实际运转位置与运转速度。
4 三相交流异步伺服电机的定位由高速计数器指令和PLC 旋转编码器控制
4.1 控制系统的工作原理
高速计数器可以计数比PLC主机扫描周期宽的高速脉冲,不用增加控制系统特殊功能单元,PLC的旋转编码器便可将电机轴上的角位移转换成脉冲值。两个功能单元的联合应用,可以精准控制定位和长度测量。这个系统的工作原理为:使用光电旋转编码器进行电机角位移到脉冲值的转换后,计数器统计此脉冲值,从而实现定位控制要求。
4.2 控制系统的设计方案
以电机传输带的定位控制为例,如果传输带准备把货物移送到距离20cm的工作点,并且要求货物到达工作点后电机停止运作。该体统设备包括:三相交流异步伺服电机、PLC、变频器和光电旋转编码器等。此系统设计的基本思路是:把光电旋转编码器的机械轴与传动辊连接,传动辊由三相交流异步伺服电机拖动,传动辊的旋转带动机械轴旋转,然后脉冲信号才能输出;而脉冲个数的计算则由PLC 高速计数器指令计算。如果出现预置值等于计数器的值,变频器会控制电机停止运行,从而精准定位传输带的行进距离。货物运行20cm的过程中,系统内光电编码器产生的脉冲个数等于高速计数器的预置值。脉冲数的公式为:脉冲数=[传动辊直径*π÷(脉冲数/转)]×传送带传送距离。由此可见,脉冲数与传输带行进距离、传动辊直径成正比,与光电编码器每转的脉冲数成反比。定位工作进行中,应严格按照规定选择相应的传动辊,并且按要求设置预制值,否则不能达到具体的定位要求。
5 结语
随着PLC技术的日渐成熟,由伺服电机、旋转编码器和PLC构成的定位系统在工业生产中被广泛运用。
参考文献
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信息:科学教研,2008,(7):82.
Several Methods of PLC-oriented Stepping Servo Motor for Positioning
66393WEI Zhili
(Guangdong Songshan Vocational and Technical College, Shaoguan 512126)
Abstract: This paper introduces several methods of PLC servo motor positioning, and after further exploration, the paper puts forward the matters needing attention in the process of positioning the servo motor, so as to determine the reference scheme and basic design idea of the servo motor positioning control system. Which provides the theoretical basis for the process of PLC servo motor positioning in industrial production.
网络谣言Key words : servo motor, PLC, positioning control

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