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PLC

PLC脈沖序列產(chǎn)生方法的研究

2025China.cn   2014年04月01日

  1引言

  現(xiàn)代制造加工業(yè)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制中的精準(zhǔn)定位、運(yùn)動(dòng)速度和加速度、相對(duì)與絕對(duì)位置移動(dòng)以及轉(zhuǎn)矩的控制要求越來越高。可編程邏輯控制器(PLC)通常都具備脈沖序列輸出能力,可以控制伺服系統(tǒng)或者步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作。此控制方式有較好的通用性和可靠性,成本適宜且軟件開發(fā)隨控制要求易于改變,因此被廣泛應(yīng)用[1]。而PLC對(duì)電機(jī)的控制關(guān)鍵就是其產(chǎn)生的脈沖序列,本文以施耐德ModiconM218PLC為例闡述了4種脈沖產(chǎn)生方式。

  2電機(jī)脈沖控制原理

  PLC電機(jī)控制系統(tǒng)所用的電機(jī)基本是步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)這兩種。這兩種電機(jī)都屬于控制電機(jī),它們的動(dòng)作取決于控制信號(hào),需要步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和伺服控制器來接受控制信號(hào)并將控制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)換來驅(qū)動(dòng)電機(jī)[2]。因此,PLC產(chǎn)生的控制信號(hào)是實(shí)現(xiàn)控制的關(guān)鍵。這里的控制信號(hào)包括脈沖和方向信號(hào)等。PLC電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

  3PLC脈沖序列編程設(shè)計(jì)

  3.1PTO脈沖序列輸出

  施耐德M218PLC內(nèi)部PTO是占空比50%且頻率可變的脈沖序列,可以精確定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,其最高頻率100kHz。M218內(nèi)部具有脈沖輸出管理、PTO錯(cuò)誤診斷、相對(duì)位置移動(dòng)、絕對(duì)位置移動(dòng)、恒速連續(xù)移動(dòng)、受控軸停止、快速起停精準(zhǔn)定位等功能塊。為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高精度控制,只需要靈活運(yùn)用功能塊并設(shè)置詳細(xì)參數(shù)即可,省去了更低一級(jí)編程的麻煩。

  以快速起停及精確位置補(bǔ)償為例,此功能塊由外部數(shù)字量信號(hào)觸發(fā),恒定頻率持續(xù)輸出脈沖。啟動(dòng)信號(hào)觸發(fā)后頻率由0開始根據(jù)設(shè)定的加速度增加到目標(biāo)頻率。停止信號(hào)觸發(fā)后,功能塊開始輸出位置補(bǔ)償值,并根據(jù)設(shè)定的減速度在輸出完位置補(bǔ)償值時(shí)減速到0。PTO_REF_IN是對(duì)PTO的參考輸入。Execute是上升沿使能輸入。StartInput是外部啟動(dòng)輸入。DelayStart是運(yùn)動(dòng)執(zhí)行延遲。Acceleration是加速度值。Direction是運(yùn)動(dòng)方向。Velocity是目標(biāo)速度。MaxDistance是運(yùn)動(dòng)執(zhí)行的最大保護(hù)距離。StopInput是外部停止輸入。Compensation是位置補(bǔ)償脈沖值。Deceleration是減速度值。PTO_REF_OUT是對(duì)PTO的參考輸出。InMode是外部輸入觸發(fā)允許。Status是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。Active是外部輸入觸發(fā)執(zhí)行狀態(tài)。CommendAborted是執(zhí)行請(qǐng)求忽略。Error是監(jiān)測錯(cuò)誤。ErrID是錯(cuò)誤類型。其圖形語言如圖2所示。

  3.2PWM脈寬調(diào)制

  PWM脈寬調(diào)制可以生成具有可變頻率和可變寬度的方波信號(hào)。占空比從1%到99%,頻率可配置為20Hz到1kHz,精度0.1Hz。此信號(hào)可以直接命令軸的變速運(yùn)動(dòng)。

  在PWM脈寬調(diào)制的功能塊中,EN_Enable是外部事件觸發(fā)啟動(dòng)PWM輸出使能,F(xiàn)_Enable內(nèi)部變量使能PWM,EN_SYNC是允許硬件觸發(fā)重新啟動(dòng),F(xiàn)_SYNC是通過內(nèi)部變量重啟PWM,F(xiàn)requency是PWM輸出信號(hào)的頻率,Duty是PWM輸出信號(hào)的占空比,InFrequency是PWM指定頻率輸出信號(hào),Busy是布爾變量,頻率或占空比發(fā)生變化輸出TRUE,Error是監(jiān)測錯(cuò)誤輸出,ErrID是錯(cuò)誤代碼輸出。其圖形語言如圖3所示。

  3.3FG頻率發(fā)生器

  頻率發(fā)生器可以按指定頻率生成50%占空比的方波信號(hào)。頻率可配置為1Hz到100kHz,步長為1Hz。

  在頻率發(fā)生器功能塊中,EN_Enable是外部使能,若已在頻率發(fā)生器通道配置,則可通過外部事件觸發(fā)啟動(dòng),F(xiàn)_Enable是通過軟件變量使能頻率發(fā)生器,EN_SYNC是允許外部事件重啟頻率發(fā)生器,F(xiàn)_SYNC是通過軟件變量重啟頻率發(fā)生器,F(xiàn)requency是頻率發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率。InFrequency是頻率發(fā)生器以指定頻率輸出信號(hào),Busy是布爾變量,如果設(shè)置了啟用命令,并且頻率發(fā)生變化,則設(shè)置為TRUE,如果設(shè)置了InFrequency或Error,或者啟用命令被復(fù)位,則復(fù)位為FALSE,Error是布爾變量,TRUE表示檢測到一個(gè)錯(cuò)誤,ErrID是檢測到的錯(cuò)誤代碼,其圖形語言如圖4所示。

  3.4TWDPTO220DT擴(kuò)展模塊

  施耐德M218PLC的TWDPTO220DT是一種專門進(jìn)行脈沖輸出運(yùn)動(dòng)控制的模塊,通過軟帶狀線纜直接連接方式可以為M218擴(kuò)展兩塊此模塊,該模塊功能與M218內(nèi)部的PTO脈沖序列輸出功能類似,其典型的6個(gè)運(yùn)動(dòng)功能塊是頻率發(fā)生器、移動(dòng)速度、絕對(duì)值移動(dòng)、相對(duì)值移動(dòng)、尋原點(diǎn)和設(shè)置位置。

  以相對(duì)值移動(dòng)為例,PTO_REF_IN是輸入的模塊通道參考號(hào),Execute是上升沿觸發(fā)執(zhí)行該功能,Distance是目標(biāo)距離,Velocity是目標(biāo)速度,Mode是緩沖模式,0表示中止,1表示緩沖,2表示混合先前,PTO_REF_OUT是輸出的模塊通道參考號(hào),Done表示指令成功完成,Busy表示指令已被接收但還未完成,Command_Aborted表示指令已被其他指令打斷,Error表示指令錯(cuò)誤,其圖形語言如圖5所示。

  4結(jié)束語

  施耐德M218PLC內(nèi)置的脈沖序列輸出模塊、脈寬調(diào)制模塊和頻率發(fā)生器可以為不同種電機(jī)提供所需脈沖輸出,而它們共用通道0和通道1,因此內(nèi)置模塊只可以控制兩個(gè)電機(jī),通過2個(gè)擴(kuò)展模塊的最大擴(kuò)展,最終可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)電機(jī)的同時(shí)控制。

 

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