伺服電機在自動攻絲機工作臺控制中的應用

張德田 艾建軍 曹麗蘋

(保定職業技術學院，河北 保定 071000)

1 伺服電機概述

伺服電動機又稱執行電動機，用作自動控制系統中的執行元件。伺服電機將接受到的電信號轉換成電動機軸上的角速度或角位移用來驅動機械設備直線運動或旋轉運動。伺服電機自帶編碼器，電機旋轉的同時，通過編碼器將信號反饋給驅動器，根據反饋值與目標值的比較結果調整轉子轉動的角度，實現精確控制，伺服電動機的精度由編碼器的線數決定。

2 伺服控制系統的組成

伺服電機由相應的交直流伺服系統來控制,主要用于高精度的定位系統。伺服驅動器和編碼器是構成伺服系統的兩個必要組成部分，伺服驅動器是交流伺服控制系統的核心,又稱放大器,它為伺服電機提供幅值和頻率可調的交直流電源。伺服驅動器通過位置、速度、力矩3種方式對伺服電機控制。

3 伺服電機在攻絲機中工作臺控制中的應用

攻絲加工中，工件精準定位是保證加工質量的前提。對于需加工多個內螺紋的工件，如攻絲機靠手動定位，工人就會長期處于高強度的重復工作中，精度差，效率低。攻絲機工作臺可采用兩臺伺服電機驅動十字滑臺，實現X、Y軸方向移動，可實現工件自動定位。選用臺達ASD-B2伺服驅動器的位置控制模式，控制器選取西門子S7-200 SMART ST30 PLC，PLC的輸出端Q0.0、Q0.1輸出脈沖為X、Y軸方向伺服驅動器發出位置指令。伺服電動機產生的旋轉位移分別由PLCQ0.0和Q0.1端發出的脈沖的數量決定，旋轉速度由所發脈沖的頻率決定，方向信號的正負決定電動機運行方向。

系統工作時，伺服電機的轉數由PLC輸出脈沖數量決定。伺服電機轉動帶動與之同軸的編碼器旋轉發出脈沖，驅動器每接收1個脈沖，表示伺服電機旋轉1個脈沖對應的角度，實現X、Y軸方向移動，以確定工件不同的加工工位。編碼器反饋脈沖數目Pt和伺服電動機每轉的行程S決定伺服電機的位置分辨率，它們之間的關系如式1-1所示。△L為每個脈沖的行程(單位：mm/p)，△S為伺服電動機每轉的行程(單位：mm/r)，Pt為反饋脈沖數目(單位：p/r)。

每個指令脈沖的行程值用式1-2計算。

分子CMX是伺服電機編碼器的反饋脈沖

分母CDV是PLC的指令脈沖

利用上述關系式，每個指令脈沖的行程可以設置為整數值。

4 參數設置

在工作臺控制系統設計中，選用臺達ADS-B2伺服驅動器的位置控制模式，具體參數設定如表1所示。

序號參數編號參數名稱設定值功能含義1P0-02LED初始狀態00顯示電動機反饋脈沖數2P1-00外部脈沖列指令輸入形式設置2脈沖列“+”號3P1-01控制模式及控制命令輸入源設置00位置控制模式45P1-44P1-45電子齒輪比分子(N)電子齒輪比分子(M)11指令脈沖輸入比值設置:一周脈沖數=P1-44分子=1P1-45分母=1?10000=100006P2-00位置控制比例增益35位置控制增益值加大時,可提升位置應答性及縮小位置控制誤差量。7P2-02位置控制前饋增益5000位置控制增益值加大時,可提升位置應答性及縮小位置控制誤差量。

5 PLC程序設計

PLC主要控制工作臺X、Y軸的運動位移和速度，起始零點由接近開關定位，啟動工作臺控制系統時首先進行歸零點定位，指定的位移量都以此零點為基準。PLC程序流程圖如1所示。

圖1 PLC程序流程