PLC在單軸數控中的定位應用

　　摘要：文章介紹了利用PLC的高速計數功能及PLSR和PWM等應用指令，構建閉環控制系統模型，實現單軸數控的精確定位功能，分析了控制系統的基本原理，并編制了系統控制程序，具有實際應用意義。
　　關鍵詞：單軸定位；PLC；高速計數；功能指令
　　
　　許多工作在自動生產線上的機械手，要求機械機構能夠精確、可靠地定位在預定的位置上。在這類系統中，軸定位的精度問題成為產品開發的關鍵。通常的軸定位，是指運動軸移動的位置，由計算模塊得出速度時間理論圖。一般情況下，定位開始時以V0速度勻速移動一段脈沖距離，再以V0+Δv的勻速移動一段脈沖距離，以此類推一直加速到最大速度Vmax，穩定動作階段以Vm速度移動某個脈沖距離，然后采用與加速階段相反的順序減速運行，最后速度變為0，結束定位動作。
　　本文選用PLC作為步進電機驅動運動系統的控制核心，展現利用PLC的高速計數功能實現位移的閉環檢測反饋控制，同時利用PLC的PWM和PLSR功能指令來實現步進電機的自動加減速等功能，能較好地實現精確定位控制系統。
　　一、PLC控制步進電機運動系統的單軸數控裝置.
　　要實現軸定位的精確控制，首先，需要構建閉環控制系統模型，并對軸定位系統的執行機構進行輸出監控，在使用作為主控單元的控制系統中，可以利用PLC的高速計數功能讀取和電機同步的編碼器發出的高速脈沖信號，并對之進行計數，根據預定脈沖數和實際脈沖數的反饋，具有高速脈沖輸出功能的PLC可向步進電機發出相應脈沖，從而實現步進電機的閉環控制。
　　二、控制程序流程圖
　　單軸定位閉環控制程序流程圖如圖1所示。
　　三、I/O電氣接口圖
　　電氣接口如圖2所示，PLC采用晶體輸出方式的FX2N---32MT，Y0通過PWM和PLSR指令輸出脈沖，連接步進電動機的功率放大驅動器，可以控制電機轉速。Y1控制電機轉動的方向。YGM-40φ型圓光柵編碼器產生的信號是1組高速脈沖信號，連接到PLC內部高速計數器C238、C239的輸入口X3、X4上，反饋電機接受的脈沖數。
　　四、控制程序
　　程序中用C238、C239高速計數器對編碼反饋脈沖進行計數，由系統進給給定距離和脈沖當量，計算出PLC要發出的脈沖數，存入D0寄存器內，同時，用D0的值對C239進行設定，系統勻速進給頻率為10000Hz，加減速時間為3600ms，系統定位頻率為500Hz。系統得到給定位置后，計算出脈沖量，有PLSR發出脈沖控制指令，電機有加速至勻速再減速整個定位過程，在此過程中，有脈沖編碼器發出反饋信號至高速計數器計數端，若PLSR指令運行結束后，高速計數器未達到設定值，表明步進電機有失步現象，需要脈沖補償，此時PWM功能指令執行脈沖定位頻率，直至高速計數器計數達到設定值，實現了步進電機的閉環控制。核心梯形圖如圖3所示。
　　五、總結
　　通過研究利用PLC的功能指令和高速計數功能構建單軸定位結構的閉環控制系統，實現了對單軸定位的高精度的閉環控制，可普遍用于自動化設備的設計和改造。
　　參考文獻：
　　1、郁漢琪.電氣控制與PLC應用技術[M].東南大學