PLC使用脈沖方式控制伺服電機(jī)

在回答這個(gè)問(wèn)題之前，首先要清楚伺服電機(jī)的用途，相對(duì)于普通的電機(jī)來(lái)說(shuō)，伺服電機(jī)主要用于精確定位，因此大家通常所說(shuō)的控制伺服，其實(shí)就是對(duì)伺服電機(jī)的位置控制。其實(shí)，伺服電機(jī)還用另外兩種工作模式，那就是速度控制和轉(zhuǎn)矩控制，不過(guò)應(yīng)用比較少而已。

速度控制一般都是有變頻器實(shí)現(xiàn)，用伺服電機(jī)做速度控制，一般是用于快速加減速或是速度精準(zhǔn)控制的場(chǎng)合，因?yàn)橄鄬?duì)于變頻器，伺服電機(jī)可以在幾毫米內(nèi)達(dá)到幾千轉(zhuǎn)，由于伺服都是閉環(huán)的，速度非常穩(wěn)定。轉(zhuǎn)矩控制主要是 控制伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同樣是因?yàn)樗欧姍C(jī)的響應(yīng)快。應(yīng)用以上兩種控制，可以把伺服驅(qū)動(dòng)器當(dāng)成變頻器，一般都是用模擬量控制。

伺服電機(jī)最主要的應(yīng)用還是定位控制，位置控制有兩個(gè)物理量需要控制，那就是速度和位置，確切的說(shuō)，就是控制伺服電機(jī)以多快的速度到達(dá)什么地方，并準(zhǔn)確的停下。

伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)接收的脈沖頻率和數(shù)量來(lái)控制伺服電機(jī)運(yùn)行的距離和速度。比如，我們約定伺服電機(jī)每10000個(gè)脈沖轉(zhuǎn)一圈。如果PLC在一分鐘內(nèi)發(fā)送10000個(gè)脈沖，那么伺服電機(jī)就以1r/min的速度走完一圈，如果在一秒鐘內(nèi)發(fā)送10000個(gè)脈沖，那么伺服電機(jī)就以60r/min的速度走完一圈。

所以，PLC是通過(guò)控制發(fā)送的脈沖來(lái)控制伺服電機(jī)的，用物理方式發(fā)送脈沖，也就是使用PLC的晶體管輸出是最常用的方式，一般是低端PLC采用這種方式。而中高端PLC是通過(guò)通訊的方式把脈沖的個(gè)數(shù)和頻率傳遞給伺服驅(qū)動(dòng)器，比如Profibus-DP CANopen，MECHATROLINK-II，EtherCAT等等。這兩種方式只是實(shí)現(xiàn)的渠道不一樣，實(shí)質(zhì)是一樣的，對(duì)我們編程來(lái)說(shuō)，也是一樣的。這也就是我想跟大家說(shuō)的，要學(xué)習(xí)原理，觸類旁通，而不是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)。

對(duì)于程序編寫(xiě)，這個(gè)差別很大，日系PLC是采用指令的方式，而歐系PLC是采用功能塊的形式。但實(shí)質(zhì)是一樣的，比如要控制伺服走一個(gè)絕對(duì)定位，我們就需要控制PLC的輸出通道，脈沖數(shù)，脈沖頻率，加減速時(shí)間，以及需要知道伺服驅(qū)動(dòng)器什么時(shí)候定位完成，是否碰到限位等等。無(wú)論哪種PLC，無(wú)非就是對(duì)這幾個(gè)物理量的控制和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的讀取，只是不同PLC實(shí)現(xiàn)方法不一樣。

在自動(dòng)化項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，進(jìn)行一些高精度的定位控制。選用伺服電機(jī)作為執(zhí)行器件可快速實(shí)現(xiàn)高精度控制系統(tǒng)的構(gòu)建。

伺服電機(jī)作為常用的控制電機(jī)，其控制方式已變得多樣。如使用脈沖控制，模擬量控制，總線控制等。在一般的常規(guī)運(yùn)用中，使用脈沖控制方式依然是很多人喜歡的選用方式。使用脈沖方式控制伺服電機(jī)典型控制接線圖如下：

PLC與伺服電機(jī)控制接線圖

PLC使用高速脈沖輸出端口，向伺服電機(jī)的脈沖輸入端口發(fā)送運(yùn)行脈沖信號(hào)。伺服電機(jī)使能后，PLC向伺服電機(jī)發(fā)送運(yùn)行脈沖，伺服電機(jī)即可運(yùn)行。針對(duì)伺服脈沖輸入端口的接線方式，可以依照PLC側(cè)輸出端口的方式，進(jìn)行如下處理：

高速脈沖接線方式

方式1，若PLC信號(hào)為差分方式輸出，則可以使用方式1，其優(yōu)點(diǎn)信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。若驅(qū)動(dòng)器與PLC之間的距離較遠(yuǎn)，則推薦使用此種方式。

方式2，PLC側(cè)采用漏型輸出。日系PLC多采用此種方式接線，如三菱。

方式3，PLC側(cè)采用源型輸出。歐系PLC多采用此種方式接線，如西門子。

在控制脈沖的形式上，有如下幾種方式：

控制脈沖形式

主要為，AB相脈沖，脈沖+方向，正反向脈沖。

AB相脈沖：A相與B相脈沖的相位相差90°。若A相領(lǐng)先于B相90°，則電機(jī)正向運(yùn)行；若B相領(lǐng)先于A相90°，則電機(jī)反向運(yùn)行。

脈沖+方向：脈沖控制電機(jī)的運(yùn)行。通過(guò)脈沖數(shù)量實(shí)現(xiàn)定位控制，接收脈沖的速度實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的控制。方向信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制。

正反向脈沖：正向運(yùn)行信號(hào)控制電機(jī)的正向運(yùn)行，脈沖數(shù)量控制定位位置，脈沖速度控制定位速度；反向運(yùn)行信號(hào)控制電機(jī)的反向運(yùn)行。

綜合以上三種方式，PLC控制伺服電機(jī)的位置由發(fā)送給伺服電機(jī)的脈沖量確定，控制伺服電機(jī)的速度由發(fā)送給伺服電機(jī)的脈沖速度確定。