PLC下的兩軸運動控制系統設計研究

潘云忠 蘇州健雄職業技術學院

PLC下的兩軸運動控制系統設計研究

潘云忠 蘇州健雄職業技術學院

現階段，隨著科技的不斷進步，傳統的步進電機已不能滿足當前發展的需求，相關技術人員必須及時地對其進行創新，提高其綜合性能，降低其出現故障的概率，進而保證其工作效率，本文主要針對PLC下的兩軸運動控制系統設計研究進行探討分析，從四個方面對其系統設計進行分析。

PLC 兩軸運動 控制系統 研究

隨著社會的發展，科技也在不斷地進步，傳統的步進電機的工作原理基本都是把電脈沖轉化為角的位移，主要具備以下幾個優點，如開環的控制結構較為簡單，可靠性高，價格低等。但同時由于其起動的負載過大，有時候會出現失步現象。PLC工業計算機中的一種，其具有邏輯控制、步進控制、自診斷功能、通信聯網等功能，且其可靠性也較高，通用性以及抗干擾性都比較好。因此為了順應時代的發展，應多運用PLC控制步進電機，淘汰傳統的點擊，構建兩軸運動控制系統，促進我國經濟的發展。

1 系統的總體設計

PLC下的兩軸運動控制系統主要由幾個部分組成：觸摸屏；PLC；驅動器；步進電機；限位開關；急停開關；編碼器等。其大致工作流程如下：首先相關工作人員對觸摸屏端進行操作，發出一定的控制指令，PLC受到控制指令之后，控制步進電機進行相應的指令，然后其將會帶動相應的進給軸動作，最后PLC產生相應的反饋信號，并將反饋給觸摸屏。

2 系統的硬件設計

PLC下的兩軸運動控制系統對步進電機進行控制時一般都是采用“脈沖+方向”方式，通過PLC傳遞的一些信號來完成對步進電機的控制。此外，PLC還會對相應的信號進行統一的計數。而且由于其外部的一些開關和功能按鈕也需分配輸入端口，因此就需要選擇了三菱FX3U-64MT，該PLC端口分配如下表所示。信號名稱 輸入輸出編號A 輸入輸出編號B

脈沖 A000 B001方向 A004 B005電機運行 A009 B010編碼器 A000 B001零點限位 A003 B004正轉限位 A006 B007反轉限位 A011 B012點動（正向） A015 B016點動（反向） A021 B022

急停 A014啟動 A023停止 A024回零 A025

3 系統的控制方案設計

PLC下的兩軸運動控制系統也存在一定的不足之處。首先由于PLC本身并不具有插補計算功能，因此在進行相關計算時存在一定的難度，必須對插補算法進行一些科學合理的設計。傳統的計算方法雖然很簡單，但是存在一定的缺陷，不能實現兩軸同時轉動的計算。兩軸同動法則可以解決其存在的不足，其計算原理是每次分別輸出兩個坐標軸進給脈沖，同時對兩個數據進行對比計算，進而確定兩個坐標軸進給量，根據直線合成原理可以得到一條直線。由于步進電機的輸出位移量與輸入脈沖數成正比，因此其速度與脈沖頻率也成正比，該系統采用如下指令來實現單軸運動或兩軸運動。

LDX023

MOVD0K2Y004

LDY010

DDRVAD1D2Y000Y004

LDY011

DDRVAD3D4Y001Y005

LDM8000

DHSCRD1C235Y010

DHSCRD3C236Y011

當運算開始時，PLC執行其內部的程序，同時使用D0的每個位來控制B004到B013輸出口的動作。其中選擇B005作為A軸電機方向的控制信號，B011作為判斷B軸電機是否運行的信號，即當B010為高電平時，A軸電機會運行，同時選擇B006作為B軸電機方向控制信號，B012作為判斷B軸電機是否運行的信號，即當B012為高電平時，B軸電機動作。當PLC高速計數口對編碼器的計數值與預設值相等時，B012或者B012將會被復位，電機就停止運行。其數據結果如下:

4 觸摸屏界面的設計

PLC下的兩軸運動控制系統由于其操作存在一定的難度，需要采用三菱GS2107觸摸屏來進行操作控制，相關工作人員可以通過觸摸屏端進行操作，實現其相關控制功能。手動模式下其操作基本如下，即進行A軸點動、B軸點動的操作。自動模式下的操作流程則大不一樣，工作人員需要輸入起點坐標以及終點坐標，并選擇相應的電機工作模式，按下啟動按鈕，然后其將會根據內部梯形圖，控制電機進行相應的運行。其觸摸屏界面設計如下圖所示。

該運動控制系統以PLC為核心，步進電機為執行機構，結構簡單，動態性能良好；設計的插補算法和應用指令，可以實現單軸運動或兩軸運動；采用觸摸屏作為人機交互界面，操作簡單，易于掌握。

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