伺服电机的PLC控制.docx

伺服电机的PLC控制方法以我司KSDG系列伺服驱动器为例，介绍PLC控制伺服电机的方法伺服电机有三种控制模式：速度控制，位置控制，转矩控制｛由伺服电机驱动器的Pr02参数与 32(C-MODE)端子状态选择｝，本文简要介绍位置模式的控制方法一、 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〃连接导线3(PULS1)， 4(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)5(SIGN1)，6(SIGN2)为控制方向信号端子，SIGN 1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7(com+)与外接24V直流电源的正极相连29(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、 Pr46,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XPr4B/(Pr46X2"Pr4A)伺服电机所配编码器如果为：2500p/r5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，Pr46=10000，Pr4B=2000，约分一下则 为：Pr4A=0，Pr46=100，Pr4B=20从上面的叙述可知：设定Pr46,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。

做好上面的工作，编制好PLC程序， 我们就可以控制伺服运转了PLC触摸屏直接控制伺服电机程序设计摘要：以三菱公司的FX3U-48MT-ES-A作为控制元件，GT1155-QFBD-C作为操作元件直接控制三 菱伺服电机的具体程序设计关键词：PLC;触摸屏；伺服电机伺服电机又称执行电机，它是控制电机的一种它是一种用电脉冲信号进行控制的， 并将脉冲信号转变成相应的角位移或直线位移和角速度的执行元件根据控制对象的不同，由 伺服电机组成的伺服系统一般有三种基本控制方式，即位置控制、速度控制、力矩控制本系 统我们采用位置控制PLC在自动化控制领域中，应用十分广泛尤其是近几年PLC在处理速度，指令及容 量、单轴控制方面得到飞速的发展，使得PLC在控制伺服电机方面也变得简单易行1控制系统中元件的选型1.1PLC的选型因为伺服电机的位移量与输入脉冲个数成正比，伺服电机的转速与脉冲频率成正比， 所以我们需要对电机的脉冲个数和脉冲频率进行精确控制且由于伺服电机具有无累计误差、 跟踪性能好的优点，伺服电机的控制主要采用开环数字控制系统，通常在使用时要搭配伺服驱 动器进行控制，而伺服电机驱动器采用了大规模集成电路，具有高抗干扰性及快速的响应性。

在使用伺服驱动器时，往往需要较高频率的脉冲，所以就要求所使用的PLC能产生高频率脉冲 三菱公司的FX3U晶体管输出的PLC可以进行6点同时100 kHz高速计数及3轴独立100 kHz 的定位功能，并且可以通过基本指令0.065 Ps、PCMIX值实现了以4.5倍的高速度，完全满足 了我们控制伺服电机的要求，所以我们选用FX3U-48MT-ES-A型PLC1.2伺服电机的选型在选择伺服电机和驱动器时，只需要知道电机驱动负载的转距要求及安装方式即可， 我们选择额定转距为2.4 N・m，额定转速为3 000 r/min，每转为131 072 p/rev分辨率的三 菱公司HF-KE73W1-S100伺服电机，与之配套使用的驱动器我们选用MR-E-70A-KH003伺服驱动 器三菱的此款伺服系统具有500 Hz的高响应性，高精度定位，高水平的自动调节，能轻易实 现增益设置，且采用自适应振动抑止控制，有位置、速度和转距三种控制功能，完全满足要求同时我们采用三菱GT1155-QFBD-C型触摸屏，对伺服电机进行自动操作控制2 PLC控制系统设计我们需要伺服电机实现正点、反点、原点回归和自动调节等动作，另外为确保本系 统的精确性我们增加编码器对伺服电机进行闭环控制。

PLC控制系统I/O接线图如图1图1 I/O接线图上图中的公共端的电源不能直接接在输入端的24 V电源上根据控制要求设计了 PLC 控制系统梯形图如图2图2梯形图M806控制伺服急停，M801控制伺服电机原点回归，M802控制伺服正点，M803控制 伺服反点，M804为自动调节，M805为压力校正即编码器的补偿输入在电机运行前需要首先进 行原点回归，以确保系统的准确性和稳定性，当M50和M53同时接通时，伺服电机以2 kHz的 速度从Y0输出脉冲，开始做原点回归动作，当碰到近点信号M30 = ON时，变成寸动速度1 kHz， 从Y0输出脉冲直到M30=OFF后停止°M30是在自动调节时，电机转动的角度与零点相等时为ON 电机在进行正反点时，我们采用FX3U具有的专用表格定位指令DTBL S1 S2；在使用表格 定位之前，我们首先要在梯形图左边的PLC parameter （PLC参数）中进行定位设定正反点控 制我们采用指令DRVA S1 S2 D1 D2绝对定位指令在自动运行时，我们利用PLC内强大的浮点 运算指令，根据系统的多方面参数进行计算；在操作时，我们只需要在触摸屏上设定参数，伺 服电机便根据程序里的运算公式转化成为脉冲信号输出到驱动器，驱动器给电机信号运转。

在伺 服电机运行的过程中为确保电机能达到我们需要的精度，我们采用增量式编码器与伺服电机形 成闭环控制，我们把计算到的角度与编码器实际测量角度进行比较，根据结果调整伺服电机的 脉冲输出，从而实现高精度定位整个程序我们采用步进指令控制（也可以采用一般指令控制）， 简单方便3伺服系统设置3.1伺服驱动器的接线伺服系统的接线很简单，我们只需要按照规定接入相对应的插头即可将三相电源 线L1,L2,L3插头接入CPN1，将伺服电机插头接入CN2，将编码器插头接入CNP2，控制线插头 接入CN1我们在调试程序时需要用伺服电机的专用软件，通过RS422接口接到伺服系统的CN3 上即可对于CN1控制线接法如表1表1控制线接法名称VINOPCRESEMGALMSGPPNP引脚号12389132325接线110110Y2Y1600Y0Y33.2伺服驱动器的参数设定系统采用定位控制三菱MR-E系列的伺服驱动器，主要有两组参数，一组为基本 参数，另一组为扩展参数，根据本系统要求，我们主要设定基本参数，主要有 NO.0,NO.1,NO.2,NO.3,NO.4,NO.5,NO.7,NO.18,NO.19，扩展参数要根据具体情况进行设定。

同时我们也可以通过伺服设置软件SETUP221E进行参数设置我们在伺服电机进行 调试过程中建议先设为速度模式，进行伺服电机的点动测试4触摸屏程序设计建立初始画面，在画面上分别设置按钮开关，在开关上分别写上，压力+、压力-、 原点回归、自动调节、压力校正、伺服急停等字样，其中继电器的对应情况如上所写控制画面如图3和图405位福"子琳■■醐（用蛆It!JSl'jBJJ ■ IEJji JETi，*＜图擘图3画面设置图4参数显示本系统同时还设置有手动调节功能，确保在自动调节出现问题时及时补救触摸屏 上我们设置了指示灯，可显示此时的工作状态同时我们在手动和自动指示灯的中间部分，设 置了脉冲的输出指示，即伺服电机的运转指示，当有脉冲输出时，会有“脉冲输出中”的红色指 示灯出现当无红色指示灯显示时，即表示电机有故障，此时操作者需根据伺服驱动器上显示的 异常字母进行故障查询，简单方便5总结利用PLC可以直接对伺服电机进行位置和速度控制，无需增加定位模块，节约成本 PLC的处理速度高，输出脉冲的频率也很高，而且指令也很简单，在系统联机的情况下也可方 便地进行所有指令的修改工作本系统通过触摸屏进行调节控制，使操作简单，也减少了在运行过程中的故障查找环节，大大提 高了工作效率。

系统运用一年多来，从未出现故障，稳定性好，且定位精确，为用户节约很多时间我想用三菱PLC控制两台伺服电动机，但是对伺服不是很了解只是知道一些模糊的概念，有几 个问题困扰，请高手指点一下：1. 伺服放大器跟步进控制器一样需要输入方向脉冲和脉冲输入伺服电机是不是跟步进电机一 样，脉冲的个数决定电机的旋转角度，脉冲的频率决定电机的转速？如果是这样的话，那么PLC 控制伺服不就和步进一样了吗2. FX在控制这类问题时，特殊功能模块是必需的吗？FX1S/1N中的FNC N0.155-159定位指令能 够代替特殊功能模块吗？如果不能代替，FX2N中没有这些指令，具体的选用用FX1S，还是FX2N 好呢？3. 特殊功能模块 FX2N-1PG、FX2N-10PG、FX2N-10GM 和 FX2N20GM 选那个呢？答案：1.步进和伺服是一样控制的，这是对的，只是伺服是带编码器回馈的，也就是闭环控制，步进 是开环控制的2. 特殊功能模块是必需的吗？不是必需的,PLC本体也是可以发脉冲的,FX2N有些指令没有，所以 如果是想用本体控制的话建议用1N的,其脉冲频率最高可达100K,2N的只能20K3. 特殊功能模块 FX2N-1PG、FX2N-10PG、FX2N-10GM 。