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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(luò) 收藏
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            在自動化生產(chǎn)、加工和過程中,經(jīng)常要對加工工件的尺寸或機械設(shè)備移動的距離進行。這種定位僅僅要求控制對象按指令進入指定的位置,對運動的速度無特殊要求,例如生產(chǎn)過程中的點位控制(比較典型的如臥式鏜床、坐標鏜床、數(shù)控機床等在切削加工前刀具的定位),倉儲系統(tǒng)中對傳送帶的定位控制,機械手的軸定位控制等等。在定位控制系統(tǒng)中常使用交流異步電機或步進電機等作為驅(qū)動或控制元件。實現(xiàn)定位控制的關(guān)鍵則是對的控制。由于可編程控制器()是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的一種工業(yè)控制計算機,具有抗干擾能力強、可靠性極高、體積小等顯著優(yōu)點,是實現(xiàn)機電一體化的理想控制裝置。本文旨在闡述利用控制實現(xiàn)的方法,介紹控制系統(tǒng)在設(shè)計與實施中需要認識與解決的若干問題,給出了控制系統(tǒng)參考方案及軟硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路,對于工業(yè)生產(chǎn)中定位控制的實現(xiàn)具有較高的實用與參考價值。

              1 利用的高速計數(shù)器指令和旋轉(zhuǎn)編碼器控制三相交流異步電機實現(xiàn)的

              1.1 系統(tǒng)工作原理

              PLC的高速計數(shù)器指令和編碼器的配合使用,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動控制中可實現(xiàn)精確定位和測量長度。目前,大多數(shù)PLC都具有高速計數(shù)器功能,例如西門子S7-200系列CPU226型PLC有6個高速計數(shù)器。高速計數(shù)器可以對脈寬小于PLC主機掃描周期的高速脈沖準確計數(shù),不需要增加特殊功能單元就可以處理頻率高達幾十或上百kHz的脈沖信號。旋轉(zhuǎn)編碼器則可以將電動機軸上的角位移轉(zhuǎn)換成脈沖值。

              利用PLC的高速計數(shù)器指令和編碼器控制三相交流異步電機實現(xiàn)的準確定位控制系統(tǒng),其原理是通過與電動機同軸相連的光電旋轉(zhuǎn)編碼器將電機角位移轉(zhuǎn)換成脈沖值,經(jīng)由PLC的高速計數(shù)器來統(tǒng)計編碼器發(fā)出的脈沖個數(shù),從而實現(xiàn)定位控制。

              1.2 設(shè)計與實施

              以對傳輸帶的定位控制設(shè)計為例加以說明?,F(xiàn)需要用傳輸帶運送貨物,從貨物運送起點到指定位置(終點)的距離為10 cm?,F(xiàn)要求當傳輸帶上的貨物運行10 cm后,傳輸帶電機停止運行。該系統(tǒng)硬件設(shè)置主要包括西門子S7-200CPU226型PLC、傳輸帶電機(三相交流異步電機)、OMRON的E6A2-CW5W光電旋轉(zhuǎn)編碼器、松下VFO系列BFV00042GK變頻器等。該系統(tǒng)的工作原理是將光電編碼器的機械軸和傳動輥(由三相交流異步電機拖動)同軸相連,通過傳動輥帶動光電編碼器機械軸轉(zhuǎn)動,輸出脈沖信號,利用PLC的高速計數(shù)器指令對編碼器產(chǎn)生的脈沖(采用A相脈沖)個數(shù)進行計數(shù),當高速計數(shù)器的當前值等于預(yù)置值時產(chǎn)生中斷,經(jīng)變頻器控制電動機停止運行,從而實現(xiàn)傳輸帶運行距離的準確定位控制。很顯然,該控制系統(tǒng)中實現(xiàn)準確定位控制的關(guān)鍵是對PLC的高速計數(shù)器的預(yù)置值進行設(shè)置,高速計數(shù)器的預(yù)置值即為傳輸帶運行10 cm時光電編碼器產(chǎn)生的脈沖數(shù)。該脈沖數(shù)值與傳輸帶運行距離、光電編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)以及傳動輥直徑等參數(shù)有關(guān)。該脈沖數(shù)可以通過實驗測量也可通過計算得出。計算得出傳輸帶運行10 cm對應(yīng)的脈沖數(shù)為:

              脈沖數(shù)=[(傳動輥直徑(mm)×π÷(脈沖數(shù)/轉(zhuǎn))]×傳送帶運行距離(mm)

              該系統(tǒng)通過計算得出脈沖數(shù)為100,則高速計數(shù)器的預(yù)置值即為100。參考程序如圖1所示。

              

            PLC控制伺服電機準確定位的方法

              在子程序中,將高速計數(shù)器HSC0設(shè)置為模式1,即單路脈沖輸入內(nèi)部方向控制的增/減計數(shù)器。無啟動輸入,使用復(fù)位輸入。系統(tǒng)開始運行時,調(diào)用子程序HSC_INIT,其目的是初始化HSC0,將其控制字節(jié)SMB37數(shù)據(jù)設(shè)置為16#F8,對高速計數(shù)器寫入當前值和預(yù)置值

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