plc控制交流伺服電動機的位置控制系

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1、PLC控制交流伺服電動機的位置控制系統(tǒng)論文摘要：本文以某廠鋁電解電容器生產(chǎn)過程中的一道關(guān)鍵工序——電容器套管自動燙印裁切為例，從系統(tǒng)參數(shù)分析計算入手，設(shè)計了基于三菱FX2N系列的PLC控制交流伺服電動機的位置控制系統(tǒng)，給出了定長及速度控制的算法和軟件程序。關(guān)鍵詞：PLC交流伺服電動機位置控制一、引言可編程控制器（PLC）是采用微機技術(shù)的通用工業(yè)自動化裝置，是面向用戶的專業(yè)控制計算機。它可靠性高，抗干擾能力強，編程直觀、簡單，適應(yīng)性好，功能完善，接口功能強，通訊聯(lián)網(wǎng)能力也越來越強。隨著微處理器和微計算機技術(shù)的發(fā)展，PLC不再僅有邏輯判斷功能，同時還具有數(shù)據(jù)處理

2、，PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通訊功能，已廣泛應(yīng)用于機械、電子、紡織等各行各業(yè)。某電容器制造廠有一道關(guān)鍵工序——電容器套管自動燙印裁切，該工序要求電容器套管間隙性定長送進(jìn)，完成自動燙印及裁切。圖1為電容器套管定長控制與裁切示意圖9。該系統(tǒng)中交流伺服放大器驅(qū)動伺服電動機，通過減速器帶動一對滾輪旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)電容器套管帶料的定長送進(jìn)。下面將從系統(tǒng)參數(shù)分析計算入手，設(shè)計了基于三菱FX2N系列的PLC控制交流伺服電動機運動系統(tǒng)，并給出了定長及速度控制的算法和軟件程序。（圖1）套管定長控制與裁切示意圖一、系統(tǒng)硬件設(shè)計及系統(tǒng)參數(shù)計算1、硬件設(shè)計位置控制系統(tǒng)中交流伺服放大器選用三菱公

3、司的MR-J2S-40A，其屬于通用交流伺服系統(tǒng)MELSERVO-J2-SUPER系列，具有位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制三種模式，本系統(tǒng)采用位置控制。9交流伺服電動機選用三菱公司的HC-KFS-43，其編碼器的分辨率Pt=131072脈沖/轉(zhuǎn)，具有很高的控制精度。本系統(tǒng)中采用的PLC選用三菱公司的FX2N-48MR脈沖輸出模塊采用FX2N-1PG對于FX2N系列PLC，本身不具備內(nèi)置定位指令，但可以通過FROM/TO指令與擴展單元FX2N-1PG脈沖輸出模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，向伺服放大器發(fā)送指定數(shù)量的脈沖串，從而完成對伺服電動機的簡單定位控制，其最高波特率為10

4、0K，一臺FX2N系列的可編程控制器可以連續(xù)多達(dá)8個FX2N-1PG脈沖輸出模塊，從而最多可實現(xiàn)8軸的運動控制。下圖2為一實際的FX2N系列PLC的交流伺服控制系統(tǒng)接線圖，其中PLC的輸入繼電器X0用于控制電動機的停止，X1用于控制電動機的正向啟動，，X2用于控制電動機的反向啟動；脈沖輸出模塊的FP輸出前向脈沖；伺服放大器I/o接口CNIA的PP/NP分別用于接收正反向脈沖串。9圖2交流伺服控制系統(tǒng)硬件配置圖2、系統(tǒng)參數(shù)計算電容器套管帶料的送進(jìn)長度L取決于伺服放大器接收的脈沖數(shù)n，而送進(jìn)速度則L取決于伺服放大器接收的脈沖頻率f，設(shè)定：旋轉(zhuǎn)編碼器的分辯率：PT

5、=131072脈沖/轉(zhuǎn)伺服放大器的電子齒輪比：CMX/CDV=56（電子齒輪比用來對伺服放大器接收脈沖串放大或縮小一定的倍數(shù)，從而改變發(fā)送給伺服電動機的脈沖串?dāng)?shù)量和頻率）9機械減速器的傳動比I=1/10，主動滾輪的直徑D=50mm。若設(shè)電容器套管帶料的送進(jìn)長度為L，對應(yīng)的交流伺服放大器所需接收的脈沖數(shù)為n，則：L=[(n*CMX/CDV)*I..*3.14*D]/Pt(1)即：n=L*Pt/(3.14*D*I*CMX/CDV)(2)若設(shè)電容器套管帶料的送進(jìn)速度為v，對應(yīng)的交流伺服放大器所需接收的脈沖頻率為f，則：L/V=n/f(3)即：f=n*v/L(4)如

6、若設(shè)電容器套管帶料的單位送進(jìn)長度為1mm，則公式(2)可計算出向伺服放大器發(fā)送的脈沖數(shù)為149。對于電容器套管帶料的單位送進(jìn)速度為1mm/S，則公式(2)可計算出向伺服放大器發(fā)送的脈沖頻率為149赫茲。套管帶料的送進(jìn)長度和速度可由發(fā)送的脈沖數(shù)和脈沖頻率得到。一、控制系統(tǒng)的程序編制系統(tǒng)控制如圖3所示。PLC擴展特殊單元時,依照擴展順序?qū)⒏魈厥鈫卧碞O.0,NO.1,NO.2,等順序編號,PLC特殊功能單元通信時，必須指明特殊單元編號，特殊單元中的緩沖寄存器BFM用于存儲有關(guān)數(shù)據(jù)。FROM指令用于時特殊功能模塊緩沖9寄存器中的內(nèi)容讀入PLC，TO指令用于從PL

7、C對特殊功能單元的緩沖寄存器寫入數(shù)據(jù)。特殊功能模塊的緩沖寄存器，同樣需要進(jìn)行編號，不同編號的緩沖寄存器存放不同的用途的數(shù)據(jù)。表1所示為FX2N-1PG的BFM列表。表1FX2N–1PG的BFM編號及含義緩沖存儲器BFM編號含義高16位低16位#0脈沖速率#2#1進(jìn)給速率#3參數(shù)#5#4最大速度#6基數(shù)#8#7JOG速度#10#9原地返回速度（高速）#11原地返回速度（爬行）續(xù)表9緩沖存儲器BFM編號含義高16位低16位#12用于原地返回的0點標(biāo)志數(shù)目#14#13原地位置#15加速/減速時間#16保留#18#17設(shè)置位置（Ⅰ）#20#19運行速度（Ⅰ）#22#

8、21設(shè)置位置（Ⅱ）#24#23運行速度（Ⅱ）#25操