PLC控制校平機伺服電機的應(yīng)用設(shè)計探討

近年來，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，伺服技術(shù)不斷成熟，它被   多的應(yīng)用到智能控制、自動控制，成為現(xiàn)代裝備、自動化設(shè)備等的一項重要技術(shù)。相比較一般變頻調(diào)速電機而言，伺服電機不但能夠?qū)崿F(xiàn)   的速度控制，而且能夠?qū)崿F(xiàn)   的角度(位置)控制，具有較強的動態(tài)特點。而PLC以其技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，應(yīng)用于校平機伺服電機控制系統(tǒng)中，能夠提高其整體性能。
　　一、PLC概述
　　PLC，是指一種可編程的控制器，通過執(zhí)行內(nèi)部預(yù)存的程序?qū)崿F(xiàn)用戶指令的邏輯運算及順序控制，并通過數(shù)字或者模擬等形式實現(xiàn)機械動作。PLC主要由電源、   處理單元及通訊模塊等方面構(gòu)成。其中CPU作為PLC的核心，起著神經(jīng)的重要作用。當(dāng)PLC運行過程中，   先以掃描的方式接收設(shè)備的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，并從程序存儲器中讀取、分析用戶指令，然后執(zhí)行邏輯或者運算，發(fā)揮相應(yīng)的控制功能。
　　PLC使用操作較為簡單、應(yīng)用范圍較廣，且具有較強的抗干擾能力，將其應(yīng)用于伺服電機控制中，能夠顯著增強系統(tǒng)整體性能。
　　二、PLC控制校平機伺服電機的應(yīng)用設(shè)計分析
　　校平機伺服電機是一種將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換為機械角位移或者角速度的元件。在控制過程中，通過執(zhí)行元件，僅需要輸入脈沖順序等信號，即可以調(diào)整設(shè)備旋轉(zhuǎn)的方向、速度、位移等，這也成為它與其他電機存在差別的主要原因。
　　(1)確定具體設(shè)計方案。綜合對PLC與伺服電機系統(tǒng)特點的考慮，對于系統(tǒng)的設(shè)計具體劃分成四個部分：   先，電源方面。利用AC220V為系統(tǒng)運行提供電力支持，并采用符合   的DC24V開關(guān)電源為PLC控制信號和伺服控制信號等供電；其次，控制方面。作為整個系統(tǒng)運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)的設(shè)計主要以PLC為核心，通過功等信號實現(xiàn)與操作者、設(shè)備之間的信息交互，按照預(yù)存程序的邏輯，發(fā)出控制信號給伺服驅(qū)動器，實現(xiàn)對伺服電機的控制；再次，設(shè)備精度。為了滿足設(shè)備的精度要求，還   要考慮PLC能夠提供的    大脈沖頻率，伺服能夠接收的    大脈沖頻率，伺服電機的編碼器精度及伺服的響應(yīng)性能等。以便的脈沖當(dāng)量，選用合適的PLC、伺服電機及機械執(zhí)行機構(gòu)。    后，執(zhí)行方面。該環(huán)節(jié)由執(zhí)行電機拖動需要的設(shè)備開展工作，在具體應(yīng)用過程中，電機通過自身的編碼器反饋給驅(qū)動器實現(xiàn)半閉環(huán)控制(也可以根據(jù)需要在機械終端執(zhí)行機構(gòu)上加裝反饋部件(如光柵尺、編碼器)，把信號反饋給PLC實現(xiàn)全閉環(huán)控制)。
　　(2)對于系統(tǒng)細節(jié)的處理。PLC在校平機伺服電機中的應(yīng)用，主要涉及PLC與伺服電機兩方面，因此對于細節(jié)的處理，同樣從這兩方面入手：一方面，電機方面。伺服電機作為伺服系統(tǒng)的核心，其主要負責(zé)能量轉(zhuǎn)換工作，因此相對于其他電機而言，其需要具備轉(zhuǎn)換、結(jié)構(gòu)簡單等特點。伺服電機又被稱為執(zhí)行電機，在自動控制系統(tǒng)中，作為執(zhí)行環(huán)節(jié)，其能夠根據(jù)相應(yīng)的指令控制信號等，調(diào)整和優(yōu)化電機的運行速度及方向創(chuàng)?；诰?、   、等目標(biāo)，本文選擇松下MINASA系列的交流伺服系統(tǒng)，由于其內(nèi)部主要采取的是32位DSP，運用IGBTPWM控制方式。因此系統(tǒng)整體響應(yīng)速度較快、且體積較小，能夠滿足紡織機械、數(shù)控機床等多個發(fā)展需求；另一方面，PLC方面。在滿足性能的前提下，為了兼顧系統(tǒng)設(shè)計美觀性及實用性，在選擇PLC時盡量選擇尺寸較小的產(chǎn)品。本文選用與電機相配的松下EPO系列PLC，它是同類產(chǎn)品中尺寸    小的，可以安裝在小型機器設(shè)備上。同時隨著技術(shù)不斷發(fā)展，在PLC應(yīng)用過程中，還應(yīng)考慮兼容問題，使用單元表面的擴充連接器及單排觸頭構(gòu)建層疊結(jié)構(gòu)，以此來拓展系統(tǒng)。
　　(3)系統(tǒng)實現(xiàn)策略。第 一，位置控制方面。位置控制主要目標(biāo)是促使執(zhí)行系統(tǒng)對位置指令進行準確的跟蹤，而被控量始終是負載的空間位移，當(dāng)給定量發(fā)生變化情況下，系統(tǒng)能夠促使被控制量及時準確地反饋相關(guān)信息，然后進行實時的控制調(diào)整。基于此，設(shè)置反饋控制系統(tǒng)   。在位置控制條件下，伺服驅(qū)動器接收具體的位置指令信號，并經(jīng)過電子齒輪分頻處理后，控制IGBT以PWM脈沖形式驅(qū)動伺服電機旋轉(zhuǎn)，然后與反饋的脈沖信號形成偏差信號，再進一步的調(diào)整PWM脈沖以實現(xiàn)伺服電機的   控制。所謂反饋脈沖，主要是指光電編碼器檢測器，對設(shè)備運行實際情況檢查，獲得的脈沖數(shù)，并經(jīng)過相應(yīng)處理后而形成；   ，速度控制方面。速度控制主要是設(shè)備能夠按照用戶指令要求，第 一時間做出相應(yīng)的速度調(diào)整。速度控制是一個反饋控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)運行過程中，PLC接到指令信號后，對伺服驅(qū)動器進行啟動或者停止處理，并對信號進行模擬處理，實現(xiàn)對電機運行速度的控制，以此來達到控制要求及目標(biāo)；第三，控制精度方面。工業(yè)發(fā)展，對于伺服電機的控制精度提出了   。然而傳統(tǒng)模式下，高速脈沖輸出方式屬于開環(huán)位置控制，無法及時獲得具體的反饋信息，僅能夠提供發(fā)送服務(wù)，一旦伺服驅(qū)動器等設(shè)備出現(xiàn)故障，PLC將無法發(fā)揮積極作用。因此對于伺服電機的設(shè)計，建議采取增加通信控制方式的方法，當(dāng)指令發(fā)送完成后，伺服驅(qū)動器將會對發(fā)送的指令做出正確的響應(yīng)，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的準確控制；第四，增益方面。伺服電機在應(yīng)用中，需要按照指令完成相應(yīng)的任務(wù)，不能夠太滯后或超調(diào)。而實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵在于伺服控制增益的調(diào)整。目前伺服的增益調(diào)整可以采取自動調(diào)整與手動調(diào)整兩種方式。相比較兩種方式的優(yōu)勢來看，前者   具有適用性，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如負載慣量要比平時慣量大三倍，并控制在二十倍之內(nèi)；震蕩不會影響機械設(shè)備損壞，即可實現(xiàn)對系統(tǒng)的增益調(diào)整。通常意義上來說，機械的固有頻率將會影響伺服電機的增益調(diào)整，一旦機器的頻率過低，伺服系統(tǒng)將無法獲得較快的響應(yīng)特性。
　　實踐證明，PLC在伺服電機控制中的應(yīng)用，能夠提高定位控制系統(tǒng)性能、且降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。技術(shù)不斷發(fā)展，PLC在校平機伺服電機中的應(yīng)用將成為必然趨勢。因此相關(guān)人員還應(yīng)加強對技術(shù)的研究力度，不斷提高電機控制能力，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)全過程的控制，從而   相關(guān)可持續(xù)發(fā)展。