西门子S7-200PLC在伺服电机位置控制中的应用.docx

随着自动化水平的不断提高，越来越多的工业控制场合需要精确的位置控制。因此，如何更方便、更准确地实现位置控制是工业控制领域内的一个重要问题。位置控制的精确性主要取决于伺服驱动器和运动控制器的精度。高端的运动控制模块可以对伺服系统进行非常复杂的运动控制。但在有些需要位置控制的场合，其对位置精度的要求比较高，但运动的复杂程度不是很高，这就没有必要选择那些昂贵的高端运动控制系统。 S7-200系列PLC是一种体积小、编程简单、控制方便的可编程控制器，它提供了多种位置控制方式可供用户选择，因此，如何利用该系列PLC实现对伺服电机运动位置较为精准的控制是本文的研究重点。 西门子S7-200PLC在伺服电机位置控制中的应用主要集中在如何通过这款小型、易编程的控制器实现高精度的位置控制。S7-200系列PLC提供了多种控制方式，使得在对位置精度要求较高但运动复杂度不高的场合，能够有效地替代昂贵的高端运动控制系统。 1. 基本控制系统 伺服系统通常由伺服电机、编码器和伺服驱动器组成。交流伺服系统中，伺服驱动器接收运动命令，驱动电机运动，并根据编码器的反馈信号调整电机目标位置，以实现精确控制。在本文中，使用了Exlar公司的GSX50-0601伺服直线电动缸，它结合了伺服电机和行星滚珠丝杠，将旋转运动转化为直线运动。伺服驱动器选择了Xenus公司的XenusTM型号，支持RS-232串口通信和外部脉冲方式的位置控制。 2. 高速脉冲输出模式 西门子CPU224XP具有两个内置脉冲发生器，最大脉冲输出频率可达100kHz。在脉冲串输出模式下，PLC生成50%占空比的脉冲串，控制伺服电机的速度和位置。控制过程中，Q0.0输出脉冲信号，Q0.1输出方向信号，而限位开关信号连接到PLC输入端，用于限制电机运动和寻找参考点。程序设计中，通过PLS指令激活脉冲串输出，并通过高速计数器HSC进行实时计数和定位控制。 3. EM253位置控制模块 EM253是S7-200的特殊功能模块，专用于步进电机和伺服电机的开环速度和位置控制。它通过P0口发送脉冲，P1口发送方向，DIS端控制放大器。利用EM253，可以生成脉冲串并实现手动、自动和轨迹运行模式。尽管EM253是开环控制，但通过伺服驱动器的软件设置和反馈信号，可以实现闭环控制。然而，需要处理电平转换和脉冲频率降低的问题，以适应PLC接收伺服驱动器的反馈脉冲。 总结起来，西门子S7-200PLC在伺服电机位置控制中通过高速脉冲输出和EM253位置控制模块，实现了对伺服电机运动的精确控制。通过编程和配置，可以适应不同精度和复杂性的位置控制需求，降低了成本，提高了效率。这种技术在许多工业控制场合中具有广泛的应用潜力。