1、计算机PLC应用PLc触摸屏直接控制伺服电机程序设计 机床电器20094 计算机PLC应用 PLC触摸屏直接控制伺服电机程序设计 闰娓，陈忠提，赵安(河南新机股份有限公司，453000) 摘要：以三菱公司的FX，u一48MTESA作为控制元件，GT1155一QFBDC作为操作元件直接控制三菱伺服 电机的具体程序设计。 关键词：PLC；触摸屏；伺服电机 中图分类号：TM5716 1；TM3834 文献标识码：B 文章编号：10040420(2009)04003702 伺服电机又称执行电机，它是控制电机的一种。 它是一种用电脉冲信号进行控制的，并将脉冲信号转 变成相应的角位移或直线位移和角速度的执
2、行元件。 根据控制对象的不同，由伺服电机组成的伺服系统一 般有三种基本控制方式，即位置控制、速度控制、力矩 控制。本系统我们采用位置控制。 PLC在自动化控制领域中，应用十分广泛。尤其 是近几年PLC在处理速度，指令及容量、单轴控制方 面得到飞速的发展，使得PLC在控制伺服电机方面也 变得简单易行。 1 控制系统中元件的选型 11 PLC的选型 因为伺服电机的位移量与输入脉冲个数成正比， 伺服电机的转速与脉冲频率成正比，所以我们需要对 电机的脉冲个数和脉冲频率进行精确控制。且由于伺 服电机具有无累计误差、跟踪性能好的优点，伺服电机 的控制主要采用开环数字控制系统，通常在使用时要 搭配伺服驱动器
3、进行控制，而伺服电机驱动器采用了 大规模集成电路，具有高抗干扰性及快速的响应性 在使用伺服驱动器时，往往需要较高频率的脉冲，所以 就要求所使用的PLC能产生高频率脉冲。三菱公司 的FX， 晶体管输出的PLC可以进行6点同时100 kHz 高速计数及3轴独立100 kHz的定位功能，并且可以 通过基本指令0065 Ixs、PCMIX值实现了以45倍的 高速度，完全满足了我们控制伺服电机的要求，所以我 们选用FX川一48MTESA型PLC。 12伺服电机的选型 在选择伺服电机和驱动器时，只需要知道电机驱 动负载的转距要求及安装方式即可，我们选择额定转 距为24 Nin，额定转速为3 000 rra
4、in，每转为131 072 prev分辨率的三菱公司HFKE73W1一SIO0伺 服电机，与之配套使用的驱动器我们选用MRE一 70AKHO03伺服驱动器。三菱的此款伺服系统具有 500 Hz的高响应性，高精度定位，高水平的自动调节， 能轻易实现增益设置，且采用自适应振动抑止控制，有 位置、速度和转距三种控制功能，完全满足要求。 同时我们采用三菱GT1155一QFBDC型触摸 屏，对伺服电机进行自动操作控制。 2 PLC控制系统设计 我们需要伺服电机实现正点、反点、原点回归和自 动调节等动作，另外为确保本系统的精确性我们增加 编码器对伺服电机进行闭环控制。PLC控制系统IO 接钺图如图1。 2
5、4 v电源 +24 V C0M SS Y0 24G Y1 苷 X0 Y2 Xl Y3 公共端 输出脉冲 伺服停止 伺服复位 脉冲方向 图1 LO接线图 上图中的公共端的电源不能直接接在输入端的 24 V电源上。根据控制要求设计了PLC控制系统梯 形图如图2。 M806控制伺服急停，M801控制伺服电机原点回 归，M802控制伺服正点，M803控制伺服反点，M804为 自动调节，M805为压力校正即编码器的补偿输入。在 电机运行前需要首先进行原点回归，以确保系统的准 确性和稳定性，当M50和M53同时接通时，伺服电机 以2 kHz的速度从YO输出脉冲，开始做原点回归动 作，当碰到近点信号M30=
6、ON时，变成寸动速度1 kHz，从Y0输出脉冲直到M30=OFF后停止。M30是 一37 机床电器20094 计算机PLC应用PLc触摸屏直接控制伺服电机程序设计 M801d6 M802 M5 M803 。 II ll l LLJ M803 M5 M802 M8O4 M6 MIO lI II II l L1 M805 M6 Ml5 M1 MlO L sET fHHHH卜 RST M50 M5 。 H卜 DZRN K2000 K1000 M30 M8043 J I i- l I l L M8O00 L-ERST M804 M5 M53 _1HHHDDRVA D64 K200 Y000 M810l
7、43 M8349 M53 M8000 M805 145 1454 _-1HHHDDRVA D64 K200 Y000 M5349 M,54 If 】I L“ M8000 图2梯形图 在自动调节时，电机转动的角度与零点相等时为ON。 电机在进行正反点时，我们采用FX， 具有的专用 表格定位指令DTBL S1 s2；在使用表格定位之前，我 们首先要在梯形图左边的PLC parameter(PLC参数) 中进行定位设定。正反点控制我们采用指令DRVA S1 s2 D1 D2绝对定位指令。在自动运行时，我们利用 PLC内强大的浮点运算指令，根据系统的多方面参数 进行计算；在操作时，我们只需要在触摸屏上
8、设定参 数，伺服电机便根据程序里的运算公式转化成为脉冲 信号输出到驱动器，驱动器给电机信号运转。在伺服 电机运行的过程中为确保电机能达到我们需要的精 度，我们采用增量式编码器与伺服电机形成闭环控制， 我们把计算到的角度与编码器实际测量角度进行比 较，根据结果调整伺服电机的脉冲输出，从而实现高精 度定位。整个程序我们采用步进指令控制(也可以采 用一般指令控制)，简单方便。 3 伺服系统设置 31伺服驱动器的接线 伺服系统的接线很简单，我们只需要按照规定接 一38一 入相对应的插头即可。将三相电源线L。，L2，L 插头 接人CPN。，将伺服电机插头接入CN ，将编码器插头 接入CNP：，控制线插头
9、接入CN 。我们在调试程序时 需要用伺服电机的专用软件，通过RS422接口接到伺 服系统的CN 上即可。 对于CN 控制线接法如表1。 表1控制线接法 注：上表中110和0作为伺服驱动器的24 V电源，60和 0作为伺服故障控制。 32伺服驱动器的参数设定 系统采用定位控制。三菱MRE系列的伺服驱 动器，主要有两组参数，一组为基本参数，另一组为扩 展参数，根据本系统要求，我们主要设定基本参数，主 要有NO0，NO1，NO2，N03，NO4，NO5，NO7， NO18，NO19，扩展参数要根据具体情况进行设定。 同时我们也可以通过伺服设置软件SETUP221E 进行参数设置。我们在伺服电机进行调
10、试过程中建议 先设为速度模式，进行伺服电机的点动测试。 4触摸屏程序设计 建立初始画面，在画面上分别设置按钮开关，在开 关上分别写上，压力+、压力一、原点回归、自动调节、 压力校正、伺服急停等字样，其中继电器的对应情况如 上所写。控制画面如图3和图4。 图3画面设置 图4参数显示 (下转41页) 计算机PLC应用PLc在自动传送系统中的应用 机床电器20094 XO07 XOI1 Y004 卜_1 YO05 M8002 卜 5_ s盯 三 SET TO SET RST T1 SET r 。 二二 图6自动运行梯形图 0 _ M8071 。目 一m 1 7 H卜_ MIO 9 H卜_ MOV K
11、IMIO KIM900 H 图7数据通信梯形图 0卜 MC NO M200 l M800 XOQ5 YO02 H卜_r f_ YO01 I TO XO06 YO01 H卜_r F_ YO02 l YO02 I H I x 5 卜 卜 TO KIO0 MCR NO H-_T 卜_ YO01 I 卜_ 卜 YO02 l XO06 I 卜 卜 YO00) 图8运行控制梯形图 3 结束语 自动传送系统中采用PLC控制使机械设备更灵 活有效、动作准确、易于维护，劳动生产率大大提高。 各种操作方式可以自由切换，满足生产需求。若将其 做成教学模型对学生的机、电、气等各项知识深化和综 合运用能力的培养都有重要
12、的意义。 参考文献： 1 陈琳可编程控制器应用技术M北京：化学工业 出版社，2004 2 丁 炜，魏孔平可编程控制器在工业控制中的应用 M北京：化学工业出版社，2004 3宋建成可编程控制器原理与应用M北京：科学出 版社2004 4王小玲工业机械手的PLC控制J机电工程技术， 2004，33(9) 收稿日期：20080415 作者简介：张桂玉，助教，主要从事工厂电气控制方面的教学 与科研工作。 (上接38页)本系统同时还设置有手动调节功能，确 保在自动调节出现问题时及时补救。触摸屏上我们设 置了指示灯，可显示此时的工作状态。同时我们在手 动和自动指示灯的中间部分，设置了脉冲的输出指示， 即伺服
13、电机的运转指示，当有脉冲输出时，会有“脉冲 输出中”的红色指示灯出现。当无红色指示灯显示时， 即表示电机有故障，此时操作者需根据伺服驱动器上 显示的异常字母进行故障查询，简单方便。 5 总结 利用PLC可以直接对伺服电机进行位置和速度控 制，无需增加定位模块，节约成本。PLC的处理速度高， 输出脉冲的频率也很高，而且指令也很简单，在系统联 机的情况下也可方便地进行所有指令的修改工作。 本系统通过触摸屏进行调节控制，使操作简单，也 减少了在运行过程中的故障查找环节，大大提高了工 作效率。 系统运用一年多来，从未出现故障，稳定性好，且 定位精确，为用户节约很多时间。 参考文献： I 三菱微型可编程控制器编程手册Z2005 2FX3UFX3UC系列用户手册Z2005 3三菱MER系列伺服驱动器设置手册Z2005 4三菱人机界面手册GOTIO00Z 5许晓峰电机及拖动M北京：高等教育出版社，2004 收稿日期：200904一10 41 m 舢 m 唧 一 吼 吼 吼 吼 吼 吼 吼 O 4 7 n 协 嬲 弛 心 盯 聃 4 9 M协
