PLC控制伺服电机应用实例(最新-编写).pdf

PLC 控制伺服电机应用实例，写出组成整个系统的 PLC 模块及外围器件，并附相关程序 PLC 品牌不限 以松下 FP1 系列 PLC 和 A4 系列伺服驱动为例，编制控制伺服电机定长正、反旋转的 PLC 程序并设计外 围接线图，此方案不采用松下的位置控制模块 FPG--PP11122122 等，而是用晶体管输出式的 PLC，让 其特定输出点给出位置指令脉冲串，直接发送到伺服输入端，此时松下 A4 伺服工作在位置模式在 PLC 程序中设定伺服电机旋转速度，单位为（rpm），设伺服电机设定为 1000 个脉冲转一圈PLC 输出脉冲频 率=（速度设定值/6）*100（HZ）假设该伺服系统的驱动直线定位精度为0.1mm，伺服电机每转一圈滚 珠丝杠副移动 10mm，伺服电机转一圈需要的脉冲数为 1000，故该系统的脉冲当量或者说驱动分辨率为 0.01mm(一个丝)；PLC 输出脉冲数=长度设定值*10 以上的结论是在伺服电机参数设定完的基础上得出的也就是说，在计算 PLC 发出脉冲频率与脉冲前，先 根据机械条件，综合考虑精度与速度要求设定好伺服电机的电子齿轮比！大致过程如下： 机械机构确定后，伺服电机转动一圈的行走长度已经固定（如上面所说的 10mm），设计要求的定位精度 为 0.1mm(10 个丝)。

为了保证此精度，一般情况下是让一个脉冲的行走长度低于 0.1mm，如设定一个脉冲 的行走长度为如上所述的 0.01mm， 于是电机转一圈所需要脉冲数即为 1000 个脉冲 此种设定当电机速度 要求为 1200 转/分时， PLC 应该发出的脉冲频率为 20K 松下 FP1---40T 的 PLC 的 CPU 本体可以发脉冲 频率为 50KHz，完全可以满足要求 如果电机转动一圈为 100mm，设定一个脉冲行走仍然是 0.01mm，电机转一圈所需要脉冲数即为 10000 个脉冲，电机速度为 1200 转时所需要脉冲频率就是 200KPLC 的 CPU 输出点工作频率就不够了需要 位置控制专用模块等方式 有了以上频率与脉冲数的算法就只需应用PLC的相应脉冲指令发出脉冲即可实现控制了 假设使用松下A4 伺服，其工作在位置模式，伺服电机参数设置与接线方式如下： 一、按照伺服电机驱动器说明书上的“位置控制模式控制信号接线图”接线： pin3(PULS1)，pin4(PULS2)为脉冲信号端子，PULS1 连接直流电源正极(24V 电源需串连 2K 左右的电 阻),PULS2 连接控制器(如 PLC 的输出端子)。

pin5(SIGN1)， pin6(SIGN2)为控制方向信号端子， SIGN1 连接直流电源正极(24V 电源需串连 2K 左右的 电阻)，SIGN2 连接控制器(如 PLC 的输出端子)当此端子接收信号变化时，伺服电机的运转方向改变 实际运转方向由伺服电机驱动器的 P41，P42 这两个参数控制，pin7(com+)与外接 24V 直流电源的正极相 连pin29(SRV-0N)，伺服使能信号，此端子与外接 24V 直流电源的负极相连，则伺服电机进入使能状态， 通俗地讲就是伺服电机已经准备好，接收脉冲即可以运转 上面所述的六根线连接完毕(电源、编码器、电机线当然不能忘)，伺服电机即可根据控制器发出的脉冲 与方向信号运转其他的信号端子，如伺服报警、偏差计数清零、定位完成等可根据您的要求接入控制器 构成更完善的控制系统 二、设置伺服电机驱动器的参数 1、Pr02----控制模式选择，设定 Pr02 参数为 0 或是 3 或是 43 与 4 的区别在于当 32(C-MODE)端子为 短路时，控制模式相应变为速度模式或是转矩模式，而设为 0，则只为位置控制模式如果您只要求位置 控制的话，Pr02 设定为 0 或是 3 或是 4 是一样的。

2、 Pr10， Pr11,Pr12----增益与积分调整， 在运行中根据伺服电机的运行情况相应调整,达到伺服电机运行 平稳当然其他的参数也需要调整(Pr13，Pr14,Pr15,Pr16，Pr20 也是很重要的参数)，在您不太熟悉前只 调整这三个参数也可以满足基本的要求. 3、Pr40----指令脉冲输入选择，默认为光耦输入(设为 0)即可也就是选择 3(PULS1)，4(PULS2)， 5(SIGN1)，6(SIGN2)这四个端子输入脉冲与方向信号 4、Pr41，Pr42----简单地说就是控制伺服电机运转方向Pr41 设为 0 时，Pr42 设为 3,则 5(SIGN1)， 6(SIGN2)导通时为正方向(CCW)， 反之为反方向(CW) Pr41 设为 1 时， Pr42 设为 3,则 5(SIGN1)， 6(SIGN2) 断开时为正方向(CCW)，反之为反方向(CW)，正、反方向是相对的，看您如何定义了，正确的说法应该为 CCW，CW 5、Pr48、Pr4A、Pr4B----电子齿轮比设定此为重要参数，其作用就是控制电机的运转速度与控制器发 送一个脉冲时电机的行走长度。

其公式为： 伺服电机每转一圈所需的脉冲数=编码器分辨率 Pr4B(Pr48 2Pr4A) 伺服电机所配编码器如果为：2500p/r 5 线制增量式编码器，则编码器分辨率为 10000p/r 如您连接伺服电机轴的丝杆间距为 20mm，您要做到控制器发送一个脉冲伺服电机行走长度为一个丝 (0.01mm)计算得知：伺服电机转一圈需要 2000 个脉冲(每转一圈所需脉冲确定了，脉冲频率与伺服电机 的速度的关系也就确定了) 三个参数可以设定为 ： Pr4A=0， Pr48=10000， Pr4B=2000， 约分一下则为 ： Pr4A=0， Pr48=100， Pr4B=20 从上面的叙述可知 ： 设定 Pr48、Pr4A、Pr4B 这三个参数是根据我们控制器所能发送的最大脉冲频率与 工艺所要求的精度在控制器的最大发送脉冲频率确定后，工艺精度要求越高，则伺服电机能达到的最大 速度越低松下 FP1---40 T 型 PLC 的程序梯型图如下： S7200 PLC 在数字伺服电机控制中的应用在数字伺服电机控制中的应用 首先了解 plc 如何控制伺服电机 1、、 电机的连线及控制电机的连线及控制 本应用实例选择的是位置控制模式，脉冲输入方式有集电极开路方式和差动驱动方式两种，为了方便 的实现同时对两部电机的控制，采用差动驱动方式。

与 PLC 的接线图如图所示 PLC 与伺服放大器接线图 图中 L+为公共 PLC 端子，接 24VDC 正端，通过控制内部晶体管的开关使得输出 Q 呈现不同的电平信号 或发出脉冲信号L+一 PGP lML+为脉冲输入回路，PLC 控制该回路中的发光二极管的亮灭，形成脉 冲编码输入 L+一 NGNP 一 1M L+为电机旋转方向控制回路， 当该回路的发光二极管点亮时， 电机正 转，否则反转由于伺服放大器内部电阻只有 100 欧，为 了防止电流过大烧坏内部的发光二极管，需要外接电阻 R，其阻值的计算如下： 根据公式(1)，可以选择 R=39KO 2、电子齿轮比、电子齿轮比 数字交流伺服系统具有位置控制的功能，可通过上位控制器发出位置指令脉冲而伺服系统的位置反馈脉 冲当量由编码器的分辨率及电机每转对应的机械位移量等决定当指令脉冲当量与位置反馈脉冲当量二者 不一致时，就需要使用电子齿轮使二者匹配使用了电子齿轮功能，就可以任意决定一个输入脉冲所相当 的电机位移量具有电子齿轮功能的伺服系统结构如图 3 所示。

若机械传动机构的螺距为 w，指令脉冲当 量为L，编码器每转脉冲数为 P，又考虑到一般电机轴与传动丝杠为直接相连， 则位置反馈脉冲当量 =W4P 具有电子齿轮功能的伺服系统结构图 由于脉冲当量与反馈脉冲当量不一定相等，就需要使用电子齿轮比来建立两者的关系具体计算公式为： AL=3M CMX / CDV 因此根据一个指令脉冲的位置当量和反馈脉冲的位置当量，就可以确定具体的电子齿轮比三菱该系列 伺服电机的电子齿轮比的设定范围 对于输入的脉冲，可以乘上其中任意倍率使机械运行 下面是 plc 控制私服的具体应用 3、、PI C 控制原理及控制模型控制原理及控制模型 本例采用了西门子 s7200 系列 CPU226 作为主控制器它是 s7200 系列中的高档 PLC，本机自 带 24 个数字输人口、l6 个数字输出口及两个 RS-422485 串行通讯口，最多可扩展 7 个应用模块 j实 际项目中， 通过扩展 EM231 模拟量输入模块来采集电压信号， 输入的模拟信号可在 010V5V、 020mA 等多种信号输入方式中选择。

最终，PLC 根据输入电压信号的大小控制脉冲发送周期的长短，从而达到控 制伺服电机速度的目的 3.1 高速数字脉冲输出 西门子 s7200 系列 ACDCDC(交流供电，直流 I/O)类型 PLC 上集成了两个高速脉冲输出口，两 个高速脉冲输出口分别 通过 Qo0、Qo1 两个输出端子输出，输出时可选择 PWM(脉宽调制)和 PIO(脉冲串)方式PIO 方式每 次只能发出固定脉冲， 脉冲开始发送后直到发送完毕才能开始新的脉冲串；PWM 方式相对灵活，在脉冲 发送期间可随时改变脉冲周期及宽度，其中脉冲周期可以选择微秒级或毫秒级 3.2 PID 功能特性 该系列 PLC 可以通过 PID 回路指令来进行 PID 运算，在一个程序中最多可以用 8 条 PID 指令，既最 多可同时实现 8 个 PID 控制算法在实际程序设计中，可用 STEP 7-MicroWin 32 中的 PID 向导程序来完成一个闭环控制过程 的 PID 算法，从而提高 程序设计效率 3.3 控制模型 控制模型方框图如下图所示，其中 Uset 为极间电压给定值(此时产气状态最佳)，Uf 为极间电压采样值， Vout 为伺服电机 运转速度。

通过对电弧电压采样值与弧间电压给定值的比较并经过 PLC 的 PID 调节回路控制， 可以得出用 于控制伺服电机旋 转的脉冲发送周期 T，从而使伺服电机的送棒速度不停的得到调整，这样就达到了控制两极间距的目的 保证了两极间距的 相对稳定，也就保证了极间电压的稳定性 PID 调节控制原理框图 根据极间距对极间电压的影响，可以设定 PLC 的 PID 调节回路调整策略如下： Usetuf0，T 增大 通过上述控制方法，能够比较精确的实现对 UF 的控制 4、程序设计、程序设计 以下应用程序是经过简化的，没有涉及异常情况其设计以本文前面所述方法及原理为依据，并给出了详 尽的程序注释 4.1 主程序主程序 NErW0RK 1 IJD SM01 SM01=1 仅第一次扫描有效 MOVW +0，VW450 PID 中断计数器初始化 MOVB 100，SMB34 设置定时中断时间间隔为 lOOms ATCH INT PWM PID ，10 设定中断，启动 PID 执行 ENI //开中断 42 中断程序中断程序 NETWORK 1 LD SM00 SM00=1 每个扫描周期都有效 I CW V VW450 调用中断程序次数加 1 NETWORK 2 LDW = VW450 + 10 检查是否应进行 PID 计算 M0VW +0，VW450 如果如此，清计数器并继续 N0T 。