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松下PLC控制伺服电机应用实例

2017-04-15 浏览次数: 来源:
    本文以松下FP1系列PLC和A4系列伺服驱动为例,编制控制伺服电机定长正、反旋转的PLC程序并设计外围接线图,此方案不采用松下的位置控制模块FPG--PP11\12\21\22等,而是用晶体管输出式的PLC,让其特定输出点给出位置指令脉冲串,直接发送到伺服输入端,此时松下A4伺服工作在位置模式。在PLC程序中设定伺服电机旋转速度,单位为(rpm),设伺服电机设定为1000个脉冲转一圈。PLC输出脉冲频率=(速度设定值/6)*100(HZ)。假设该伺服系统的驱动直线定位精度为±0.1mm,伺服电机每转一圈滚珠丝杠副移动10mm,伺服电机转一圈需要的脉冲数为1000,故该系统的脉冲当量或者说驱动分辨率为0.01mm(一个丝);PLC输出脉冲数=长度设定值*10。
    以上的结论是在伺服电机参数设定完的基础上得出的。也就是说,在计算PLC发出脉冲频率与脉冲前,先根据机械条件,综合考虑精度与速度要求设定好伺服电机的电子齿轮比!大致过程如下:
    机械机构确定后,伺服电机转动一圈的行走长度已经固定(如上面所说的10mm),设计要求的定位精度为0.1mm(10个丝)。为了保证此精度,一般情况下是让一个脉冲的行走长度低于0.1mm,如设定一个脉冲的行走长度为如上所述的0.01mm,于是电机转一圈所需要脉冲数即为1000个脉冲。此种设定当电机速度要求为1200转/分时,PLC应该发出的脉冲频率为20K。松下FP1---40T的PLC的CPU本体可以发脉冲频率为50KHz,完全可以满足要求。
    如果电机转动一圈为100mm,设定一个脉冲行走仍然是0.01mm,电机转一圈所需要脉冲数即为10000个脉冲,电机速度为1200转时所需要脉冲频率就是200K。PLC的CPU输出点工作频率就不够了。需要位置控制专用模块等方式。
    有了以上频率与脉冲数的算法就只需应用PLC的相应脉冲指令发出脉冲即可实现控制了。假设使用松下A4伺服,其工作在位置模式,伺服电机参数设置与接线方式如下:
    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”接线:
    pin3(PULS1),pin4(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)。
    pin5(SIGN1),pin6(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,pin7(com+)与外接24V直流电源的正极相连。pin29(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、Pr48、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/(Pr48×2^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,Pr48=10000,Pr4B=2000,约分一下则为:Pr4A=0,Pr48=100,Pr4B=20。
    从上面的叙述可知:设定Pr48、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。松下FP1---40T型PLC的程序梯型图如下:



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