基于PLC和交流伺服的單軸控制系統(tǒng)

5 運動控制設計

系統(tǒng)工作中，不同控制模式的切換應在電機停止狀態(tài)下進行。為保證系統(tǒng)運行安全，在自動與點動、電機正反轉(zhuǎn)等動作間應加入互鎖功能。運動控制程序在57-200PLC中編寫。編程時對不同動作，如自動模式、點動模式和回參考點(復位)等動作，分別編寫了相應子程序，由主程序OB1調(diào)用。子程序的啟動由57-200PLC翰入點或觸摸屏輔助繼電器信號進行選擇。

5.1自動模式

系統(tǒng)硬件連接中，編碼器反饋脈沖接到驅(qū)動器，構(gòu)成一個半閉環(huán)定位控制系統(tǒng)。當偏差滯留脈沖(PLC輸出脈沖與編碼器反饋脈沖差值)小于參數(shù)設定值時，驅(qū)動器向PLC翰出脈沖定位完成信號，同時PLC中定位完成標志V 18.2置1。自動程序設計中，首先要將觸摸屏端的運行參數(shù)轉(zhuǎn)為相應脈沖數(shù)，然后由PLC輸出該數(shù)目的脈沖到伺服驅(qū)動器。S7-200 PLC集成有兩路20kHz高速軸出口，自動模式下，系統(tǒng)利用PLS指令，從Q0.0口輸出PTO脈沖。PTO輸出模式下對應控制字節(jié)單元為SMB67，程序中向該寄存器中寫入16#85，對應功能為:選擇PTO模式:允許脈沖輸出:單段操作;微秒時墓;發(fā)脈沖周期與個數(shù)異步更新。為避免掃描周期對脈沖發(fā)送過程產(chǎn)生影響，每次脈沖發(fā)送完后，系統(tǒng)產(chǎn)生一次中斷。當齋要系統(tǒng)緊急停止時，可通過向SMB67中寫入控制字16#CB來停止脈沖愉入。考慮到S 7-200的脈沖發(fā)送頻率限制，設計電機以800r/m速度運行，在驅(qū)動器電子齒輪比設置中，將輸入脈沖倍頻數(shù)設為10，分頻數(shù)設為1，對應參數(shù)號分別為Pr34和Pr35。伺服電機自帶編碼器經(jīng)4倍頻后，分辨率可達10000P/R,電子齒輪比設置后，可實現(xiàn)驅(qū)動器每接收1000個脈沖電機旋轉(zhuǎn)一周，PLC脈沖發(fā)送頻率低于最高值。

5.2點動模式

點動模式下，系統(tǒng)選擇驅(qū)動器工作在速度模式，電機按驅(qū)動器內(nèi)部設定速度運行。運行點動模式時，為避免自動、點動間的信號影響，首先要通過驅(qū)動器X3輸入點，進行驅(qū)動器混合模式切換。系統(tǒng)中只使用一個內(nèi)部速度，即點動模式下，控制電機以單一速度運行。設計電機以2000r/m的速度運行，加減速時間設為500ms，由參數(shù)號Pr24設置得到。

5.3回參考點

伺服控制系統(tǒng)中，復位功能可一定程度上減小由系統(tǒng)慣性、脈沖丟失、絲杠與機械構(gòu)件間的聯(lián)接空隙等因素帶來的運動控制偏差。本系統(tǒng)中，參考點設置在絲杠中間位置，復位功能由系統(tǒng)編程實現(xiàn)。參考點處設有接近開關(guān)，其兩端分別設置機械傳感器，位置反饋信號接到S7-200端。系統(tǒng)復位過程描述如下:當參考點兩側(cè)的機械傳感器檢測到工作臺經(jīng)過時，反饋信號由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，PLC內(nèi)部置位。復位指令下達后，根據(jù)機械傳感器信號，在PLC端進行電機轉(zhuǎn)向判斷，電機以回原點第一速度運行;碰到機械傳感器下降沿時，電機改為第二速度慢速靠近參考點，碰到參考點接近開關(guān)時，電機停止，系統(tǒng)復位結(jié)束。

6 結(jié)束語

本文介紹的交流伺服系統(tǒng)以適應工業(yè)控制需求為出發(fā)點，融入了PLC、觸摸屏和總線通訊，有較好的工程使用價值。系統(tǒng)通過觸摸屏進行調(diào)節(jié)控制，使操作簡單;利用PLC直接對伺服電機進行位置和速度控制，省略了定位模塊，節(jié)約了成本。搭建的系統(tǒng)滿足設計要求，運行可靠，取得了滿意的效果。