PLC在單軸數(shù)控中的定位應(yīng)用

　　摘要：文章介紹了利用PLC的高速計(jì)數(shù)功能及PLSR和PWM等應(yīng)用指令，構(gòu)建閉環(huán)控制系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)單軸數(shù)控的精確定位功能，分析了控制系統(tǒng)的基本原理，并編制了系統(tǒng)控制程序，具有實(shí)際應(yīng)用意義。
　　關(guān)鍵詞：單軸定位；PLC；高速計(jì)數(shù)；功能指令
　　
　　許多工作在自動生產(chǎn)線上的機(jī)械手，要求機(jī)械機(jī)構(gòu)能夠精確、可靠地定位在預(yù)定的位置上。在這類系統(tǒng)中，軸定位的精度問題成為產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵。通常的軸定位，是指運(yùn)動軸移動的位置，由計(jì)算模塊得出速度時(shí)間理論圖。一般情況下，定位開始時(shí)以V0速度勻速移動一段脈沖距離，再以V0+Δv的勻速移動一段脈沖距離，以此類推一直加速到最大速度Vmax，穩(wěn)定動作階段以Vm速度移動某個(gè)脈沖距離，然后采用與加速階段相反的順序減速運(yùn)行，最后速度變?yōu)?，結(jié)束定位動作。
　　本文選用PLC作為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動運(yùn)動系統(tǒng)的控制核心，展現(xiàn)利用PLC的高速計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)位移的閉環(huán)檢測反饋控制，同時(shí)利用PLC的PWM和PLSR功能指令來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動加減速等功能，能較好地實(shí)現(xiàn)精確定位控制系統(tǒng)。
　　一、PLC控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動系統(tǒng)的單軸數(shù)控裝置.
　　要實(shí)現(xiàn)軸定位的精確控制，首先，需要構(gòu)建閉環(huán)控制系統(tǒng)模型，并對軸定位系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行輸出監(jiān)控，在使用作為主控單元的控制系統(tǒng)中，可以利用PLC的高速計(jì)數(shù)功能讀取和電機(jī)同步的編碼器發(fā)出的高速脈沖信號，并對之進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)預(yù)定脈沖數(shù)和實(shí)際脈沖數(shù)的反饋，具有高速脈沖輸出功能的PLC可向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出相應(yīng)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制。
　　二、控制程序流程圖
　　單軸定位閉環(huán)控制程序流程圖如圖1所示。
　　三、I/O電氣接口圖
　　電氣接口如圖2所示，PLC采用晶體輸出方式的FX2N---32MT，Y0通過PWM和PLSR指令輸出脈沖，連接步進(jìn)電動機(jī)的功率放大驅(qū)動器，可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。Y1控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的方向。YGM-40φ型圓光柵編碼器產(chǎn)生的信號是1組高速脈沖信號，連接到PLC內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器C238、C239的輸入口X3、X4上，反饋電機(jī)接受的脈沖數(shù)。
　　四、控制程序
　　程序中用C238、C239高速計(jì)數(shù)器對編碼反饋脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，由系統(tǒng)進(jìn)給給定距離和脈沖當(dāng)量，計(jì)算出PLC要發(fā)出的脈沖數(shù)，存入D0寄存器內(nèi)，同時(shí)，用D0的值對C239進(jìn)行設(shè)定，系統(tǒng)勻速進(jìn)給頻率為10000Hz，加減速時(shí)間為3600ms，系統(tǒng)定位頻率為500Hz。系統(tǒng)得到給定位置后，計(jì)算出脈沖量，有PLSR發(fā)出脈沖控制指令，電機(jī)有加速至勻速再減速整個(gè)定位過程，在此過程中，有脈沖編碼器發(fā)出反饋信號至高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)端，若PLSR指令運(yùn)行結(jié)束后，高速計(jì)數(shù)器未達(dá)到設(shè)定值，表明步進(jìn)電機(jī)有失步現(xiàn)象，需要脈沖補(bǔ)償，此時(shí)PWM功能指令執(zhí)行脈沖定位頻率，直至高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制。核心梯形圖如圖3所示。
　　五、總結(jié)
　　通過研究利用PLC的功能指令和高速計(jì)數(shù)功能構(gòu)建單軸定位結(jié)構(gòu)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對單軸定位的高精度的閉環(huán)控制，可普遍用于自動化設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造。
　　參考文獻(xiàn)：
　　1、郁漢琪.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].東南大學(xué)