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《基于PLC的兩軸運動控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、文章編號：1672—0121(2015)01—0062—03基于PLC的兩軸運動控制系統(tǒng)設(shè)計陸幸駿，包曄峰。楊可(河海大學(xué)機電工程學(xué)院，江蘇常州213022)摘要：以可編程控制器PLC作為運動控制系統(tǒng)的核心，步進電機作為運動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，設(shè)計了基于PLC的兩軸運動控制系統(tǒng)；通過PLC高速脈沖口輸出高速脈沖，實現(xiàn)了單軸運動或者兩軸運動；采用觸摸屏作為操作面板，建立了友好的人機交互界面。關(guān)鍵詞：機械制造自動化；PLC；步進電機；運動控制中圖分類號：TP273文獻標(biāo)識碼：ADOI：10．16316／j．issn．1672—0121．2015．01．0200前言步進電機是一種將電
2、脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。步進電機開環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，價格低。但當(dāng)起動頻率太高或者負載太大，步進電機極易失步。而步進電機閉環(huán)控制可以克服以上缺點，提高系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，采用增量式編碼器作為反饋裝置。而PLC作為一種工業(yè)計算1系統(tǒng)總體設(shè)計框圖機，具有邏輯控制、步進控制、數(shù)據(jù)處理、存儲功能、進電機，即PLC輸出高速脈沖和方向信號，完成對自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，而且具有較高的可靠步進電機的控制。同時，PLC輸入端的高速計數(shù)口對性、較強的抗干擾性、較好的通用性等優(yōu)點。所以，使編碼器信號進行計數(shù)。此外，外部限位開關(guān)、急停開用PLC控制步進電機，構(gòu)建兩軸運動
3、控制系統(tǒng)，具關(guān)、功能按鈕也需分配PLC相應(yīng)的輸入端口。因此，有重要意義。選擇了三菱FX3U一64MT，該PLC是第三代微型可編程控制器，內(nèi)置獨立3軸100kHz定位功能，具有1系統(tǒng)總體設(shè)計高速計數(shù)功能，完全滿足系統(tǒng)要求。PLC端口分配如該運動控制系統(tǒng)由觸摸屏、PLC、步進電機驅(qū)動表1所示。器、步進電機、限位開關(guān)、急停開關(guān)、編碼器等組成。操作者通過觸摸屏端操作，向PLC發(fā)出控制指令，3系統(tǒng)控制方案設(shè)計PLC根據(jù)控制指令和內(nèi)部梯形圖控制相應(yīng)步進電機該運動控制系統(tǒng)主要解決兩方面的問題：一是動作，步進電機將帶動相應(yīng)的進給軸動作，同時，兩軸運動的插補算法問題，因為PLC本身不具有插PLC
4、將采集與步進電機相連的編碼器產(chǎn)生的反饋信補計算功能，因此需要設(shè)計合適的插補算法，通過編號，并將反饋信號返回給觸摸屏，以完成整個系統(tǒng)的程方法來實現(xiàn)插補；二是區(qū)分單軸運動和兩軸運動，反饋環(huán)節(jié)。此外，外部限位開關(guān)用于限定運動系統(tǒng)的單軸運動時，判斷是哪根軸運動以及怎樣運動，兩軸極限位置，急停開關(guān)用于發(fā)生突發(fā)狀況時，立即停止運動時，兩根軸是怎樣運動。機器，防止傷害或者損失擴大。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如傳統(tǒng)的逐點比較法盡管算法簡單，但是不能實所示?，F(xiàn)兩軸同動；數(shù)字積分法雖然作了一定的改進，但是該算法兩軸速度比恒定，算法不易掌握，并且不能保系統(tǒng)硬件設(shè)計證連續(xù)實現(xiàn)兩軸同動。針對以上插補算法的不足，提
5、該運動控制系統(tǒng)采用“脈沖+方向”方式控制步了另一種插補算法：兩軸同動法，其原理是每次向兩個坐標(biāo)軸分別輸出各自的進給脈沖，在同一時間內(nèi)，兩個坐標(biāo)軸分別獨立地完成規(guī)定的進給量，根據(jù)日期：2014—06—09簡介：陸幸駿(1991一)，男，碩士在讀，主攻機械工程直線合成原理，兩軸同動的結(jié)果是得到一條直線，原給距離為，J，則在兩軸同動情況下，各分量如表2所表1PLC端口分配表示。輸入輸出編號信號名稱●表2項目分量表軸l，軸數(shù)據(jù)內(nèi)容直線分量軸分量y軸分量脈沖Y000Y001終點位置(，y)Xhl，方向Y004Y005起點位置(，y)。y電機運行YO1OY011移動距離E=、／(6—)0(
6、Y一Y)LXl_X，JFl，6一王，編碼器X000X001零點限位X003X004初始速度一正轉(zhuǎn)限位X006X007工作速度一J反轉(zhuǎn)限位XO11XO12加、減速時間l，2￡ltl，t~=tztiv=￡l，tzy=tz點動(正向)XO15X016點動(反向)X020X021由于步進電機的輸出位移量與輸入脈沖數(shù)成正急停XO14比，其速度與單位時間內(nèi)輸入脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比，此時，PLC只需向軸和Y軸步進電機同啟動X023時輸出各自脈沖總數(shù)和脈沖頻率，同時，輸出步進電停止X024機方向控制信號，就可以完成直線運動軌跡?；亓鉞025兩軸運動控制系統(tǒng)的運動情況主要有2種，即理如圖2
7、所示。單軸運動和兩軸運動。該系統(tǒng)采用如下指令來實現(xiàn)單軸運動或兩軸運動。LDX023M0VD0K2Y004LDY010DDRVAD1D2Y000Y004LDY011DDRVAD3D4Y001Y005LDM8000O圖2兩軸同動原理圖DHSCRD1C235Y010DHSCRD3C236Y011三菱PLC自帶梯形脈沖輸出，過程如圖3所當(dāng)按下啟動按鈕后，PLC執(zhí)行內(nèi)部梯形圖程序，示，從初始速度經(jīng)時間t加速到工作速度輸出一定脈沖后，經(jīng)時間t減速到初始速度，同時達到用DO的每個位來控制Y004到Y(jié)013
