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PLC控制伺服电机应用实例.docx

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  • 卖家[上传人]:博****1
  • 文档编号:559226959
  • 上传时间:2023-07-06
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    • PLC控制伺服电机利用实例,写出构成全部零碎的PLC模块及核心器件,并附相干程序.PLC品牌不限•之杨若古兰创作以松下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、反扭转的 PLC 程序并设计核心接线图, 此方案不采取松下的地位控制模块 FPGPP11\12\21\22 等, 而是用晶体管输出式的PLC,让其特定输出点给出地位指 令脉冲串,直接发送到伺服输入端,此时松下A4伺服工作 在地位模式.在PLC程序中设定伺服电机扭转速度,单位为 (rpm),设伺服电机设定为1000个脉冲转一圈.PLC输出 脉冲频率二(速度设定值/6) *100 (HZ).假设该伺服零碎 的驱动直线定位精度为士 0.1mm,伺服电机每转一圈滚珠丝 杠副挪动10mm,伺服电机转一圈须要的脉冲数为1000,故 该零碎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请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,伺服电机动弹一圈的行走长度曾经固定(如上面所说的10mm),设计请求的定位精度为0.1mm(10 个丝).为了包管此精度,普通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,因而电机转一圈所须要脉冲数即为1000个脉冲.此 种设定当电机速度请求为1200转/分时,PLC应当发出的脉 冲频率为20K.松下FP140T的PLC的CPU本体可以发脉冲 频率为50KHz,完好可以满足请求.如果电机动弹一圈为100mm,设定一个脉冲行走仍然是 0.01mm,电机转一圈所须要脉冲数即为10000个脉冲,电 机速度为1200转时所须要脉冲频率就是200K.PLC的CPU 输出点工作频率就不敷了.须要地位控制公用模块等方式. 有了以上频率与脉冲数的算法就只需利用PLC的响应脉冲 指令发出脉冲即可实现控制了.假设使用松下A4伺服,其工 作在地位模式,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“地位控制模式控制 旌旗灯号接线图”接线:pin3(PULS1),pin4(PULS2)为脉冲旌旗灯号端子,PULS1 连接直流电源正极(24V电源需串连2K摆布的电阻),PULS2 连接控制器(如PLC的输出端子).pin5(SIGN1),pin6(SIGN2)为控制方向旌旗灯号端子, SIGN1连接直流电源正极(24V电源需串连2K摆布的电 阻),SIGN2连接控制器(如PLC的输出端子).当此端子接收 旌旗灯号变更时,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(SRV0N),伺服使能 旌旗灯号,此端子与外接24V直流电源的负极相连,则伺 服电机进入使能形态,通俗地讲就是伺服电机曾经筹办 好,接收脉冲即可以运转.上面所述的六根线连接终了(电源、编码器、电机线当然 不克不及忘),伺服电机即可根据控制器发出的脉冲与方向 旌旗灯号运转.其他的旌旗灯号端子,如伺服报警、偏差计 数清零、定位完成等可根据您的请求接入控制器构成更完 美的控制零碎.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4.3与4的区别在于当32(CMODE)端子为短路时,控制模式 响应变成速度模式或是转矩模式,而设为 0,则只为地位控 制模式.如果您只请求地位控制的话,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,在运转中根据伺服 电机的运转情况响应调整,达到伺服电机运转平稳.当然其他 的参数也须要调整(Pr13,Pr14,Pr15,Pr16,Pr20也是很主要 的参数),在您不太熟悉前只调整这三个参数也能够满足基 本的请求. .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旌旗灯号.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、反方向是绝对的,看您如何定义了,准确的 说法应当为CCW,CW .5、 Pr48、Pr4A、Pr4B电子齿轮比设定.此为主要参数,其 感化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二编码器分辨率X Pr4B /(Pr48 X 2^Pr4A)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:伺服电机转一圈须要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. 从上面的论述可知: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请求 的精度.在控制器的最大发送脉冲频率确定后,工艺精度请 求越高,则伺服电机能达到的最大速度越低.松下 FP140 T 型 PLC 的程序梯型图如下:S7—200 PLC 在数字伺服电机控制中的利用 首先了解 plc 如何控制伺服电机1、 电机的连线及控制 本利用实例选择的是地位控制模式,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,采取差动驱动方式.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 呈现分歧的电平旌旗灯号或发出 脉冲旌旗灯号丄+— PG—P 1M—L+为脉冲输入回路,PLC 控制该回路中的发光二极管的亮灭,构成脉冲编码输入.L+ 一 NG—NP — 1M— L+为电机扭转方向控制回路,当该回 路的发光二极管点亮时,电机正转,否则反转.因为伺服放 大器内部电阻只要100欧,为了防止电流过大烧坏内部的发光二极管,须要外接电阻 R, 其阻值的计算如下:根据公式(1),可以选择 R=3.9KO2、电子齿轮比数字交流伺服零碎具有地位控制的功能,可通过上位控制 器发出地位指令脉冲.而伺服零碎的地位反馈脉冲当量由编 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 脉冲当量与地位反馈脉冲当量二者纷歧致时,就须要使用 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 伺服零碎结构如图3所示.若机械传动机构的螺距为w,指 令脉冲当量为AL,编码器每转脉冲数为P,又考虑到普通 电机轴与传动丝杠为直接相连,则地位反馈脉冲当量△ =W/4P.具有电子齿轮功 能的伺服零碎结构图 因为脉冲当量与反馈脉冲当量纷歧定相等,就须要使用电 子齿轮比来建立两者的关系•具体计算公式为:AL=3M XCMX / CDV .是以根据一个指令脉冲的地位当量和反馈脉冲的地位当量,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转. 上面是 plc 控制私服的具体利用3、PI C 控制道理及控制模型本例采取了西门子 s7.200 系列 CPU226 作为主控制器. 它是s7. 200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RS422/485串行通讯口,最多 可扩展7个利用模块j.实际项目中,通过扩展EM231模拟 量输入模块来收集电压旌旗灯号,输入的模拟旌旗灯号可 在0〜10V±5V、0〜20mA等多种旌旗灯号输入方式当选择. 终极,PLC根据输入电压旌旗灯号的大小控制脉冲发送周 期的是非,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s7. 200系列AC/DC/DC(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 Qo.0、Qo.1 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终了才干开始新的脉 冲串;PWM方式绝对灵活,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 7Micro/Win 32 中 的 PID 导游程序来完成一个闭环控制过程的 PID 算法,从 而提高 程序设计效力.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(此时产气形态最好),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断的得 到调整,如许就达到了控制两极间距的目的.包管了两极间 距的绝对波动,也就包管了极间电压的波动性.PID 调节控制道理框图 根据极间距对极间电压的影响,可以设定 PLC 的 PID 调节 回路调整计谋如下:Uset—uf<0,T 减小;Uset—uf>0,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、程序设计以下利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道理为根据,并给出了详实的程序正 文 .4.1 主程序NErW0RK 1① IJD SM0.1//SM0.1=1 仅第一次扫描无效② MOVW +0,VW450//PID 间断计数器初始化③ MOVB 100,SMB34 //设置定时间断时间间隔为 lOOms④ ATCH INT— PWM — PID ,10 //设定间断,启动 PID 履行⑤ ENI//开间断4.2 间断程序① NETWORK 1 LD SM0.0//SM0.0=1 每个扫描周期都无效 I CW V VW450//调用间断程次第数加 1② NETWORK 2LDW > = 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N0TJMP 0 //否则,转人间断程序结尾③ NETWORK 3//计算并装载PID PV(过程变量)ID SM0.0RPSXORW VW464,VW464 //清除工作区域M0VW ArW0.VW466//读取模拟数值A V466.7M0VW 16#FFFF.VW464 //检查符号位,若为负则扩展符号 LRDDTR VD464.VD396 //将其转化成实数并装载人 PVLPP/R 32000.0,VD396//正常化至 0.0 。

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