PLC與交流伺服在單軸控制系統中的應用

閆 飛

（中鋁洛陽銅業有限公司熔鑄廠，河南 洛陽 471039）

隨著現代電子和控制技術的高速發展，交流伺服技術日益成熟，性能不斷提升，已經成為研發各種先進的機電一體化設備的關鍵技術。在此背景下，本文介紹了一種基于三菱A系列PLC的電機伺服控制系統。系統主要由觸摸屏、PLC、伺服驅動器、伺服電機、測速測長儀表組成。其中，觸摸屏作為人機界面，可實現對系統的實施監控。試驗結果表明，采用這種控制方案，可以取得良好的控制效果，運行穩定，滿足設計要求。

1 系統概述

本文主要介紹了一種基于PLC交流伺服控制系統在工業鑄造行業的應用，可以實現鑄造機拉—停—拉—停……的工藝，以及定速升降、速度在線調節、精確定位控制等工業需求，其原理圖如圖1。

圖1 交流伺服控制系統原理圖

2 系統硬件設計和技術性能

2.1 硬件設計

（1）PLC的選用。

CPU單元A1SJCPU—S3；

輸入模塊A1SX42 64點；

輸出模塊A1SY41 32點；

定位模塊A1SD70（電壓輸出）。

（2）交流伺服系統。如表1所列。

表1 交流伺服系統數據表

2.2 系統參數計算

（1）伺服電機每轉脈沖數2 500個/r；

（2）拉速。BCD輸入，0～2 000 r/min，變換成以每秒脈沖計算的拉速單位：脈沖/s，因1轉對應2500脈沖數，1min為60 s，所以變換系數為2 500/60=41.7，近似等于 41。

即不同單位的拉速等式如下：

（3）電齒輪設置為1:1無減速；

（4）機械減速比為72×2=144；

（5）伺服脈沖與直線位移的關系。伺服電機1轉經機械減速后對應絲桿1/144轉，因絲桿螺距為24 mm，所以絲桿1轉對應直線位移24 mm。最終，伺服電機1轉對應直線位移24/144 mm（約0.167 mm）。因伺服電機1轉為2 500個脈沖，所以2 500個脈沖對應直線位移24/144 mm。每個脈沖對應直線位移為24/（2 500×144）mm（大約0.000 066 mm）或每1 mm直線位移對應（2 500×144）/24個脈沖（大約15 000個脈沖）。

（6）10 s拉長：拉速×時間。如果拉速以脈沖數/秒為單位，時間以秒為單位。拉長以0.001 mm為單位。則

系數約為0.6。

這樣在拉長顯示的4位BCD碼位的最右位顯示的是最小單位0.001 mm。例如：如果拉長顯示9999，則表示拉長值為9.999 mm。

數據關系表見表2所列。

表2 數據關系表

3 控制系統的設計與實現

3.1 硬件配置的輸入、輸出點

硬件配置的輸入、輸出點如圖2所示。

圖2 硬件配置的輸入、輸出點

3.2 梯形圖

梯形圖如圖3所示。

圖3 梯形圖

剩余程序部分省略。

4 結束語

實踐證明，由PLC控制的交流伺服電動機的位置控制系統，完全符合生產工藝要求，抗干擾能力強、控制精度高，參數調整方便，自動化程度高，具有很好的應用價值。

[1]常斗南.可編程序控制器原理應用[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]寇寶泉.交流伺服電機及其控制[M].北京：機械工業出版社，2008.