步進(jìn)電機(jī)的PLC直接控制

黃一鈁 · 發(fā)表于 2006-10-25 22:14:13

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class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: left; mso-pagination: widow-orphan" align=left>1  概  述  在組合機(jī)床自動(dòng)線中，一般根據(jù)不同的加工精度要求設(shè)置三種滑臺(tái)（1）液壓滑臺(tái),，用于切削量大,，加工精度要求較低的粗加工工序中；（2）機(jī)械滑臺(tái)，用于切削量中等,，具有一定加工精度要求的半精加工工序中,；（3）數(shù)控滑臺(tái)，用于切削量小,，加工精度要求很高的精加工工序中,。可編程控制器（簡(jiǎn)稱

LC）以其通用性強(qiáng),、可靠性高,、指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)便易學(xué),、易于掌握,、體積小、維修工作少,、現(xiàn)場(chǎng)接口安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn),，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制中。特別是在組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線的控制及CNC機(jī)床的S,、T,、M功能控制更顯示出其卓越的性能。

LC控制的步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu)應(yīng)用于組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線上的數(shù)控滑臺(tái)控制,，可省去該單元的數(shù)控系統(tǒng)使該單元的控制系統(tǒng)成本降低70~90%,，甚至只占用自動(dòng)線控制單元PLC的3~5個(gè)I/O接口及<1KB的內(nèi)存。特別是大型自動(dòng)線中可以使控制系統(tǒng)的成本顯著下降,。 2  PLC控制的數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu)  一般組合機(jī)床自動(dòng)線中的數(shù)控滑臺(tái)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu),。采用PLC控制的數(shù)控滑臺(tái)由可編程控制器、環(huán)行脈沖分配器,、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,、步進(jìn)電機(jī)和伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成，伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪Z1,、Z2應(yīng)該采取消隙措施,，避免產(chǎn)生反向死區(qū)或使加工精度下降；而絲杠傳動(dòng)副則應(yīng)該根據(jù)該單元的加工精度要求,，確定是否選用滾珠絲杠副,。采用滾珠絲杠副，具有傳動(dòng)效率高,、系統(tǒng)剛度好,、傳動(dòng)精度高、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),，但成本較高且不能自鎖,。     3  數(shù)控滑臺(tái)的PLC控制方法  數(shù)控滑臺(tái)的控制因素主要有三個(gè)： 3.1  行程控制  一般液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的行程控制是利用位置或壓力傳感器（行程開(kāi)關(guān)/死擋鐵）來(lái)實(shí)現(xiàn)；而數(shù)控滑臺(tái)的行程則采用數(shù)字控制來(lái)實(shí)現(xiàn),。由數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)可知,，滑臺(tái)的行程正比于步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角,，因此只要控制步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角即可。由步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特性可知步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的控制脈沖個(gè)數(shù),；因此可以根據(jù)伺服機(jī)構(gòu)的位移量確定PLC輸出的脈沖個(gè)數(shù)：                       n= DL/d                      （1） 式中 DL——伺服機(jī)構(gòu)的位移量（mm） d ——伺服機(jī)構(gòu)的脈沖當(dāng)量（mm/脈沖） 3.2  進(jìn)給速度控制  伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度取決于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,，而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率;因此可以根據(jù)該工序要求的進(jìn)給速度,確定其PLC輸出的脈沖頻率: f=Vf/60d   (Hz)                  (2)   式中 Vf——伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度(mm/min) 3.3  進(jìn)給方向控制  進(jìn)給方向控制即步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)各繞組的通電順序來(lái)改變其轉(zhuǎn)向;如三相步進(jìn)電機(jī)通電順序?yàn)?lt;SPAN lang=EN-US>A-AB-B-BC-C-CA-A…時(shí)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A…順序通電時(shí)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn),。因此可以通過(guò)PLC輸出的方向控制信號(hào)改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序來(lái)實(shí)現(xiàn),，或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來(lái)改變步進(jìn)電機(jī)繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)。 4  PLC的軟件控制邏輯  由滑臺(tái)的PLC控制方法可知,，應(yīng)使步進(jìn)電機(jī)的輸入脈沖總數(shù)和脈沖頻率受到相應(yīng)的控制,。因此在控制軟件上設(shè)置一個(gè)脈沖總數(shù)和脈沖頻率可控的脈沖信號(hào)發(fā)生器；對(duì)于頻率較低的控制脈沖,，可以利用PLC中的定時(shí)器構(gòu)成,，如圖2所示。脈沖頻率可以通過(guò)定時(shí)器的定時(shí)常數(shù)控制脈沖周期,，脈沖總數(shù)控制則可以設(shè)置一脈沖計(jì)數(shù)器C10,。當(dāng)脈沖數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器C10動(dòng)作切斷脈沖發(fā)生器回路,，使其停止工作,。伺服機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)無(wú)脈沖輸入時(shí)便停止運(yùn)轉(zhuǎn)，伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位,。當(dāng)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移速度要求較高時(shí),，可以用PLC中的高速脈沖發(fā)生器。不同的PLC其高速脈沖的頻率可達(dá)4000~6000Hz,。對(duì)于自動(dòng)線上的一般伺服機(jī)構(gòu)，其速度可以得到充分滿足,。 <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com

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