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PLC实现伺服电机多段速运动控制1模板.pdf

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PLC实现伺服电机多段速运动控制1模板.pdf

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特别是进入80年代以来,PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为中央处理器,输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路,使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能,还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能,称之为可编程序控制器(ProgrammableController)更为合适,简称为PC,但为了与个人计算机(puter)的简称PC相区别,一般仍将它简称为PLC(ontroller)。:..设计。它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备,都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”可编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置,自研制成功开始使用以来,它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。目前,可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比的不断提高,应用范围还在不断扩大,主要有以下几个方面:(1)逻辑控制可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力,可以实现逻辑运算,用触点和电路的串、并联,代替继电器进行组合逻辑控制,定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备,也可以用于自动生产线,其应用领域最为普及,包括微电子、家电行业也有广泛的应用。(2)运动控制可编程序控制器使用专用的运动控制模块,或灵活运用指令,使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。随着变频器、电动机起动器的普遍使用,可编程序控制器可以与变频器结合,运动控制功能更为强大,并广泛地用于各种机械,如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。(3)过程控制可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量,通过模拟量I/0模块,实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换,并对被控模拟量实行闭环PID(比例-积分-微分)控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭环控制功能,此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备,以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。:..)数据处理可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以是运算的中间参考值,也可以通过通信功能传送到别的智能装置,或者将它们保存、打印。数据处理一般用于大型控制系统,如无人柔性制造系统,也可以用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。(5)构建网络控制可编程序控制器的通信包括主机与远程I/0之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起,可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。当然,并非所有的可编程序控制器都具有上述功能,用户应根据系统的需要选择可编程序控制器,这样既能完成控制任务,又可节省资金。可编程序控制器简称为PLC(ontroller),可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机,它的硬件结构与一般微机控制系统相似,甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)、存储器(RAM和EPROM)、输入/输出模块(简称I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。。:..CPU)和存储器组成。CPU的作用类似于人类的大脑和心脏。它采用扫描方式工作,每一次扫描要完成以下工作:(1)输入处理:将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。(2)程序执行:逐条读入和解释用户程序,产生相应的控制信号去控制有关的电路,完成数据的存取、传送和处理工作,并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。(3)输出处理:将输出映像寄存器的内容送给输出模块,去控制外部负载。、耳、手、脚,是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类:一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力继电器等来的开关量输入信号;另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器,可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。CPU模块的工作电压一般是5V,而可编程序控制器的输入/输出信号电压一般较高,如直流24V和交流220V。从外部引入的尖蜂电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件,或使可编程序控制器不能正常工作,所以CPU模块不能直接与外部输入/输出装置相连。I/O模块除了传递信号外,还有电平转换与噪声隔离的作用。,其一是可读/写操作的随机存储器RAM,另一种是只读存储器或可擦除可编程的只读存储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。(1)系统存储器:..生产厂家编写的系统程序,并固化在ROM内,用户不能更改。它使PLC具有基本的功能,能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏很大程度上决定了PLC的性能。(2)用户存储器用户存储器包括用户程序存储器(程序区)和数据存储器(数据区)两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务采用PLC编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同(可以是RAM、EPROM或EEPROM存储器),其内容可以由用户修改或增删。用户数据存储器可以用来存放(记忆)用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数据等。用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小,是反映PLC性能的重要指标之一。PLC的电源是指CPU、存储器和I/O接口等内部电子电路工作所配备的直流开关电源。一般而言,PLC的基本电源一般有使用ACIOOV/240V与DC24V两种类型。当PLC采川ACIOOV/240V供电时,通常允许输入电源电压的波动范围为-15%~+10%。如:选择额定输入电压为AC100V时,通常允许输入电压的变化范围为AC85~110V;选择额定输入电压为AC240V时,允许的变化范围为AC200—AC264V。PLC对外部交流电源的频率要求较低,允许的频率变化范围通常为±3Hz,即选择额定输入频率为50Hz时,允许输入频率的变化范围为47~53Hz;选择额定输入频率为60Hz时,允许变化范围为57~63Hz。当PLC使用DC24V电源时,一般允许输入电压的变化范围为一l5%~+20%(~,如SIEMENSPLC),部分PLC可以达到-35%—+30%(~,如三菱Q系列PLC)。与其他计算机控制系统相比,它对输入电源的要求相对较低,通常容易满足要求。但为了保证PLC的正常工作,抑制线路干扰,对于交流AC100V/240V供电的PLC,原则上应在电源输入回路加入隔离变压器、浪涌吸收器或者采取稳压措施。PLC输入电源要与设备动力电源、交流控制回路电源、交流输出电源分离配线,并具有独立的保护回路与独立的隔离变压器。对于直流DC24V供电的PLC,原则上应采用稳压电源供电:至少应通过三:..接对进行供电。PLC输入电源要与设备直流动力电源、直流控制回路电源、直流输出电源分离配线,并具有独立的保护回路,在系绕组成较复杂时,应使用独立的稳压电源单独对PLC供电。当系统采用模块化结构时,电源模块的容量应保证满足PLC系统对电源容量的要求,电源模块的额定输出容量应大于系统中全部组成模块所消耗的功率总和,并且留有20%~30%的余量。:..控制器实现伺服电机的多段速运行。在PLC程序中设定伺服电机旋转速度,给定PLC输出脉冲额率,实现伺服电机的正、反转,停止等。、触摸屏、PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机与行程开关组成,。:台达PLCDVP-32ES2、伺服驱动器ASDA-AB、伺服电机ECMA-C30604PS、触摸屏DOP-B10S411与4个行程开关。-32ES2,具有以下功能:(1)整合的通讯功能,内建1组RS-232,2组RS-485通讯端口,均支持MODBUS主/从站模式;(2)新推出DVP32ES2-C:CANopen1Mbps通讯型主机,以及DVP30EX2:模拟/温度混合型主机;(3)DVP-ES2提供16/20/24/32/40/60点I/O主机,满足各种应用;(4)DVP20EX2内置12-bit4AI/2AO,同时可搭配14-bitAIO扩展模块,配合内建PIDAutoTuning功能,提供完整的模拟控制解决方案;(5)DVP30EX2提供模拟/温控整合型控制器,内置16-bit3AI/1AO搭配内置温度PIDAutoTuning功能,提供完整的模拟控制解决方案;:..)32ES2-C内置1MbpsCANopen通讯,结合新一代主机处理速度,以高抗干扰与省配线优势搭建现场设备;(7)程序容量:16ksteps数据寄存器:10kwords;(8)高于同级PLC处理速度,LD:,MOV:;(9)针对大程序容量,提供高效率处理能力,1ksteps可在1ms内处理完成;(10)提供最高100kHz的脉冲控制,可搭配各种运动控制指令(如遮蔽、对标、立即变更频率等)精确应用于各种多轴运动控制中;(11)多达4重的PLC密码保护,保护使用者的知识产权。DVP-。-32ES2通讯结构本系统选择台达400W的伺服驱动器ASD-A0421-AB,属于ASDA-AB系列,。:..、中、高三种惯量的伺服马达,可解决客户在不同扭力应用上的需求。支持标准Modbus通讯读写,可与台达PLC,HMI构成通讯控制架构。本系列可适用于各种机械加工行业或产业机械。(1)产品特色容量范围:~3kWJ;输入电压:AC200V~230V,使用单相/三相输入或三相输入;控制模式:位置/速度/转矩控制模式;内置单轴定位控制功能(分度控制,原点复归,自动循环定位控制,位置教导功能);支持Modbus通讯协议(通信接口:RS-485/RS-422/RS-232)。(2)行业应用机械加工中心的刀库控制,分度装配系统、封口机、剪床机、送料机、雕刻机、车床、高速卷绕机、检测机、切割机、PCB点胶机、成型机。伺服驱动器按照其控制对象由外到内分为位置环、速度环和电流环,相应伺服驱动器也就可以工作在位置控制模式、速度控制模式和力矩控制模式。当伺服驱动器工作在任意模式下,其对应模式可以由三种方式给定:1、使用模拟量给定;:..3、通讯给定。参数设置的内部给定应用比较少,为有限的有级调节。使用模拟量给定的优点是响应快,应用于许多高精度高响应的场合,缺点是存在零漂,给调试带来困难,欧系和美系伺服多采用这种方式。脉冲控制兼容常用信号方式:W(正反向脉冲)、脉冲/方向、A/B相信号,缺点是响应慢。伺服驱动器的接线很简单,我们只需要按照规定接人相对应的插头即可。将三相电源线L1,L2,L3插头接入CPN1,2,将编码器插头接入CNP2,1。我们在调试程序时需要用伺服电机的专用软件,通3上即可。本系统选用EMCA-C30604PS,。-C30604PS实体图(1)输出功率范围100W-2KW;(2)输入电源AC200V-230V(单相/三相≦;三相≥2kW);(3)输入电源AC200V~230V;(4)内置位置/速度/扭矩模式;(5)内置八组位置控制存储器;(6)分度功能控制模式(刀库);(7)原点搜寻、寸动教导模式;(8)支持标准Modbus格式;(9)通讯格式RS232/RS485/RS422。:..料机、雕刻机、车床、高速卷绕机、检测机、切割机、点胶机、成型机。交流伺服电动机的结构主要可分为两部分,即定子部分和转子部分。其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同,在定子铁心中也安放着空间互成90度电角度的两相绕组。其中一组为激磁绕组,另一组为控制绕组,交流伺服电动机一种两相的交流电动机。交流伺服电动机使用时,激磁绕组两端施加恒定的激磁电压Uf,控制绕组两端施加控制电压Uk。当定子绕组加上电压后,伺服电动机很快就会转动起来。通入励磁绕组及控制绕组的电流在电机内产生一个旋转磁场,旋转磁场的转向决定了电机的转向,当任意一个绕组上所加的电压反相时,旋转磁场的方向就发生改变,电机的方向也发生改变。为了在电机内形成一个圆形旋转磁场,要求激磁电压Uf和控制电压UK之间应有90度的相位差,常用的方法有:(1)利用三相电源的相电压和线电压构成90度的移相;(2)利用三相电源的任意线电压;(3)采用移相网络;(4)在激磁相中串联电容器。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