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伺服电机的PLC控制方法 (2).pdf
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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,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。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 4。
3 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×Pr4B/(Pr46×2^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 μs、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 PLC。
1.2 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
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