基于PLC的全數(shù)字交流伺服位置控制

蔡廣飛

摘? ?要：科技水平的不斷提高，智能制造業(yè)的不斷發(fā)展，運動控制系統(tǒng)也有了長足的進步。過去的運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常封閉、對于控制軟件的要求極高、很多軟件都不能控制、還要很多都不能使用網(wǎng)絡(luò)功能，已經(jīng)無法應(yīng)對當下的要求了。而現(xiàn)代的運動控制系統(tǒng)是將計算機、傳感、電力等技術(shù)完美融合的產(chǎn)物，具有過去系統(tǒng)不具有的網(wǎng)絡(luò)功能，智能化程度更高，對于機械的傳動傳遞的更及時，進而取得良好的控制效果。

關(guān)鍵詞：PLC系統(tǒng)? 數(shù)字化? 交流伺服? 位置控制

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0011-02

由于我國的經(jīng)濟處于中高速增長中，科學(xué)技術(shù)不斷提高，現(xiàn)代機電一體化設(shè)備自動化生產(chǎn)線數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平逐步提高，促進了工作的質(zhì)量提升，生產(chǎn)效率也有一定的提升?，F(xiàn)代機電一體化技術(shù)在自動控制、機械、信息處理等方面都有所涉及，包含的種類非常多?，F(xiàn)階段，通用運動控制技術(shù)已經(jīng)變成一種非常成熟的技術(shù)，集結(jié)了新型傳感器、電力電子、計算機等多種技術(shù)，將多種技術(shù)的優(yōu)點能夠完美發(fā)揮。伺服機械傳動是伺服系統(tǒng)的一個重要部分，已經(jīng)成為現(xiàn)階段很多領(lǐng)域中使用的重要部位。

1? 伺服電機控制模式

轉(zhuǎn)矩控制方法是通過外部模擬輸入或直接地址分配來設(shè)置電機軸的輸出轉(zhuǎn)矩。通過實時改變模擬量的設(shè)置，或通過通信改變相應(yīng)地址的值可以改變轉(zhuǎn)矩。

通常，位置控制模式通過外部輸入脈沖的頻率確定旋轉(zhuǎn)速度，并通過脈沖數(shù)確定旋轉(zhuǎn)角度。一些伺服系統(tǒng)可以通過通信直接分配速度和位移。這種方法非常的好，可以特別準確的將速度確定，對于位置的確定也非常的可靠，所以在現(xiàn)階段中，一般都會成為常用的方式去確定速度和位置。

速度可以通過模擬輸入或脈沖頻率控制。當控制器的外部回路PID控制能夠使用的時候，也可以發(fā)揮出其定位模式，對于速度能夠準確的調(diào)控，將速度準確的知道。但是，這種模式對于電動機的要求就高了，需要電動機把有關(guān)數(shù)據(jù)進行上傳，才能做好定位工作。但是不得不說的是，這種方式的準確性非常好，使用范圍非常的高，在很大范圍內(nèi)都可以達到控制的目標，進而發(fā)揮出應(yīng)有的作用。此時，電機軸編碼器僅檢測電機速度，并且位置信號由檢測裝置在直接最終負載下提供。這種方法的優(yōu)點是減少了中間驅(qū)動過程中的誤差，提高了整個系統(tǒng)的定位精度。

PLC除負責切換輸入信號處理和信號控制外，還負責觸摸屏，定位模塊的相互通信，定位和插補控制。定位模塊接收觸摸屏發(fā)送的定位參數(shù)和PLC發(fā)出的調(diào)用程序命令，然后向交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送脈沖信號。觸摸屏用作人機界面，用于選擇工作模式，設(shè)置參數(shù)，顯示信息和診斷故障。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)是由伺服驅(qū)動器，交流伺服電機和光電編碼器組成的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。伺服電機通過聯(lián)軸器直接連接到滾珠絲杠上，使得旋轉(zhuǎn)的角度位移可以變成直線。這種轉(zhuǎn)換方式使讀取變得很容易，使得其工作起來變得容易和方便。

2? 設(shè)計結(jié)構(gòu)

滾珠絲杠螺母對是一種新型傳動裝置，可以轉(zhuǎn)換直線運動和旋轉(zhuǎn)運動，一個圓形管，在螺母上有一個球，連接多個螺旋滾道的末端，形成一個封閉的螺旋滾道。球在跑道中充滿。當螺桿旋轉(zhuǎn)時，球在滾道中旋轉(zhuǎn)并沿滾道旋轉(zhuǎn)，從而螺母軸移動。

滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷是水平螺釘?shù)淖灾?。因此，螺桿的軸向精度和軸向剛度要求較高，支撐兩端的結(jié)構(gòu)為：一端為軸向固定端的資源支撐結(jié)構(gòu)，通常用于短引線螺桿和垂直進給螺桿; 一端是固定的，另一端是浮動的，通常用于較長的臥式安裝絲杠。兩端安裝螺絲：它通常用于長螺釘或高速，高精度，高剛度螺釘。

定位模塊用于控制運動部件的位置和速度。它可以指定多個目標位置，并根據(jù)某些規(guī)則控制它們在多個目標位置之間的移動。這些定律被定義為啟動速度，加速度，運行速度，減速度和終止速度。根據(jù)坐標，有單軸，雙軸和多軸。雙軸和多軸控制可以分別同步。定位模塊接收PLC指令或觸摸屏發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將脈沖信號輸出到伺服驅(qū)動器。一方面，它連接到PLC。另一方面，它輸出脈沖并通過I / O連接器接收少量開關(guān)信號。通過這種方式，PLC可以接受相關(guān)的控制命令，在自己的存儲器中共存，也可以接受輸入信號的數(shù)量，如限制信號，處理自己的CPU，并根據(jù)這些處理結(jié)果控制脈沖發(fā)生器輸出脈沖。同時，在PLC輸入輸出刷新時，及時從PLC接收新信息，也給PLC反饋一些信息。

定位模塊的工作可以概括為數(shù)據(jù)準備，數(shù)據(jù)傳輸和啟動命令。定位模塊可以通過設(shè)置與操作規(guī)范和控制規(guī)范一致的參數(shù)來滿足各種要求。其每個參數(shù)都分配給一個特殊的數(shù)據(jù)寄存器。在運行時，您可以使用定位器更改特殊數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)。當電源變?yōu)?N時，特殊數(shù)據(jù)寄存器將通過參數(shù)存儲器中的數(shù)據(jù)進行初始化。

3? 舉例說明

本文以普通立式車床為例說明其改造。由于電氣元件嚴重老化，框架變速箱的精度大大降低。經(jīng)過反復(fù)研究和比較，決定拆卸齒輪箱的左右刀架，并采用4套YASKAWA Σ-V系列伺服驅(qū)動器1：7減速器，讓快速移動的刀具完全滿足低速性能要求。Σ-V伺服驅(qū)動器由電機驅(qū)動，具有全數(shù)字參數(shù)調(diào)節(jié)功能。它簡單方便，提高了系統(tǒng)的相應(yīng)速度，在最短的時間內(nèi)最大限度地提高了機械性能，有利于提高生產(chǎn)效率。它具有命令過濾和反饋增益自動調(diào)整功能，可以進行最佳調(diào)整。通過摩擦補償功能，可以自動調(diào)平摩擦的不均勻性。拖動工作臺的55kW直流電機，采用6RA70直流調(diào)速控制，可靠性高，使用FX2N系列PLC完成機床的邏輯控制，改造電控柜并更換所有部件。更新機器控制臺和懸架系統(tǒng)，重新設(shè)計操作面板以便于操作。其他橫梁、潤滑、液壓和夾緊控制均由PLC完成邏輯控制。這樣的控制方式更好。

4? 結(jié)語

隨著我國科技的進步，社會不斷的發(fā)展，PLC的全數(shù)字交流伺服位置控制系統(tǒng)技術(shù)越來越成熟，在多種領(lǐng)域都具有很廣泛的應(yīng)用，使用的途徑也越來越廣，如今的科技越來越先進，想要在這個時代里能夠發(fā)揮出科技應(yīng)用的作用，就必須專心研究，才能更好地為人類服務(wù)。對于被控制的東西也能夠變得更加得心應(yīng)手，但是，這就對相關(guān)的工作要求變得更高。

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