汪濤 郎茂坤 楊波

隨著工業(yè)4.0以及中國(guó)制造2025的提出，工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展越來越迅速，對(duì)伺服電機(jī)的位置控制精度要求越來越高。本文基于一個(gè)西門子S7-200 Smart PLC與臺(tái)達(dá)A2系列伺服的位置控制方法，以西門子S7-200 Smart PLC為控制單元，通過高速脈沖輸出控制伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，利用伺服電機(jī)上的編碼器發(fā)出脈沖信號(hào)構(gòu)成位置反饋，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的精確位置控制。

S7-200 Smart;伺服電機(jī);高速脈沖;位置控制

1引言

本文是基于西門子小型PLC S7-200 Smart，此款PLC是一種編程簡(jiǎn)單，控制方便的可編程控制器，它提供了多種方式用于位置控制。本文將研究如何利用此款PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)位置較為精確的控制。

2控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本文伺服控制系統(tǒng)主要由交流伺服電機(jī)、編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器。伺服控制系統(tǒng)的工作原理是伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送運(yùn)動(dòng)命令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)接收來自編碼器的反饋信號(hào)，然后重新計(jì)算伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)位置，從而達(dá)到精確控制。本系統(tǒng)采用西門子S7-200 Smart PLC作為控制模塊，用于需要高速脈沖驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，采用晶體管輸出型，故選用CPU ST40 DC/DC/DC型PLC。伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)選用臺(tái)達(dá)A2系列產(chǎn)品。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 硬件接線圖

硬件接線圖如下圖所示;此硬件部分主要分為以下幾部分：輸入I/O信號(hào)，Smart ST40系列PLC、A2伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)。其中輸入輸出端子需要PLC PTO控制向?qū)нM(jìn)行配置;同時(shí)在PLC的脈沖輸出端需要接一個(gè)2K的電阻，主要用于降壓限流，保護(hù)驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)。

3.2 PLC I/O分配表

I/O分配表如表所示：Q0.0用于發(fā)送脈沖信號(hào)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速及定位位置;Q0.1用于接入伺服使能型號(hào);Q0.2用于控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向;I0.0接入左限位開關(guān)（LMT+），I0.1接入右限位開關(guān)（LMT-），I0.2接入?yún)⒖键c(diǎn)位置開關(guān)（RPS）。

3.3 伺服控制器參數(shù)設(shè)置

3.4 PLC運(yùn)動(dòng)控制向?qū)渲?/p>

4系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

4.1 PLC運(yùn)動(dòng)控制子程序簡(jiǎn)介

根據(jù)3.4運(yùn)動(dòng)向?qū)?1個(gè)功能各不相同的運(yùn)動(dòng)控制子程序，為了減少程序占用的空間，按照程序設(shè)計(jì)需求靈活配置運(yùn)動(dòng)子程序;主要子程序介紹如下：

4.2 PLC梯形圖程序x

4.3 案例程序設(shè)計(jì)

5總結(jié)

通過本文可以看到，西門子S7-200 Smart運(yùn)動(dòng)控制指令向?qū)?，?jiǎn)單方便的實(shí)現(xiàn)了對(duì)伺服電機(jī)的位置控制，本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、定位精準(zhǔn)，為小型PLC與伺服控制系統(tǒng)在位置控制領(lǐng)域相結(jié)合提供了有益參考。

參考文獻(xiàn)

[1]廖常初. PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015

[2]吉順平.可編程控制器應(yīng)用及原理 .北京：機(jī)械出版社，2011

作者簡(jiǎn)介：汪濤（1988-），男，安徽合肥人，畢業(yè)于安徽建筑大學(xué)，學(xué)士，自動(dòng)化專業(yè)。