基于PLC的四軸運(yùn)動(dòng)控制

1控制任務(wù)

試驗(yàn)診斷平臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求如下:

（1）根據(jù)現(xiàn)場裝調(diào)人員指示,操作人員發(fā)出伺服電動(dòng)缸動(dòng)作指令,4個(gè)伺服電動(dòng)缸在總行程范圍內(nèi)單獨(dú)動(dòng)作,在行程極限位置可靠停止:

（2）控制箱應(yīng)具備每個(gè)電動(dòng)缸的行程顯示、動(dòng)作指示功能,且要求操作簡單,便于搬動(dòng)。

2控制對象分析

試驗(yàn)診斷平臺(tái)如圖1所示。

上位機(jī)操作系統(tǒng)所要控制的是樂星邁克彼恩L7S系列的標(biāo)準(zhǔn)I/O型伺服驅(qū)動(dòng)器,該驅(qū)動(dòng)器可根據(jù)與上位控制器的連接方式,以力矩、速度、位置模式進(jìn)行運(yùn)行,并可根據(jù)參數(shù)及I/O輸入接點(diǎn)信號(hào),切換運(yùn)行模式。在完成位置控制功能的條件下,其模式選擇對上位控制器的功能要求有較大區(qū)別。其中,力矩模式對上位控制器要求最高,需完成位置環(huán)與速度環(huán)控制。而位置模式對上位控制器要求最低,但同樣不會(huì)影響定位精度,其精度取決于伺服電機(jī)編碼器反饋精度及電動(dòng)缸機(jī)械精度。因此,考慮簡化上位機(jī)功能,使用伺服驅(qū)動(dòng)器與電動(dòng)缸APM交流伺服電機(jī)構(gòu)成快速、準(zhǔn)確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。

3控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)對控制任務(wù)以及被控對象的分析,控制系統(tǒng)應(yīng)提供一個(gè)友好的人機(jī)界面,能完成對4個(gè)伺服電動(dòng)缸的半閉環(huán)位置控制,操作模式具有JOG連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),JOG步進(jìn)點(diǎn)動(dòng)與電子手輪方式,伺服電機(jī)啟動(dòng)/停止可S形加減速,電機(jī)使能與剎車控制等功能。

由于使用的是交流伺服位置控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),根據(jù)L7S系列標(biāo)準(zhǔn)I/O型伺服驅(qū)動(dòng)器端子輸入位置運(yùn)轉(zhuǎn)模式接線,上位控制系統(tǒng)需帶PTO脈沖串輸出）的可編程開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡或PLC以及能與控制器或控制卡通信連接操作的上位人機(jī)界面HMI觸摸屏。

3.1基于四軸運(yùn)動(dòng)控制型PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)

整個(gè)控制系統(tǒng)包括電源、信捷TH765系列HMI觸摸操作顯示屏、信捷xDM-32T-C四軸運(yùn)動(dòng)控制型PLC、電子手輪、L7S系列標(biāo)準(zhǔn)I/O型伺服驅(qū)動(dòng)器等。HMI觸摸操作顯示屏、運(yùn)動(dòng)控制型PLC及L7S伺服驅(qū)動(dòng)器通過串行通信網(wǎng)絡(luò)MODBUS-RTU協(xié)議構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2人機(jī)界面設(shè)計(jì)

信捷TH765系列HMI觸摸操作顯示屏通過Touchwin編輯軟件可快速組態(tài)人機(jī)界面,實(shí)現(xiàn)多個(gè)界面,如圖3所示,包括操作與位置顯示界面、伺服驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)界面、報(bào)警與歷史記錄界面等。

4應(yīng)用

采用AP斜面操作臺(tái)集成控制系統(tǒng),操作平臺(tái)如圖4所示,主要分為HMI觸摸操作顯示屏和電子手輪兩部分。電子手輪左側(cè)為軸選擇旋鈕,分為五檔一oFF、x1、Y1、x2、Y2:電子手輪右側(cè)為倍率選擇旋鈕,分為三檔一x1、x10、x100。置于oFF檔時(shí),手搖金屬碼盤無效:置于相應(yīng)軸時(shí),電子手輪手搖金屬碼盤可順時(shí)針和逆時(shí)針操作,對應(yīng)軸前進(jìn)和后退。

圖4操作平臺(tái)

5結(jié)語

本文所介紹的國產(chǎn)信捷xDM系列運(yùn)動(dòng)控制型PLC,集運(yùn)動(dòng)控制功能與普通PLC功能于一體,最多可支持10軸脈沖輸出,可實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng),既支持普通運(yùn)動(dòng)控制指令,如圓弧、直線插補(bǔ)等,又支持平面轉(zhuǎn)換指令,可進(jìn)行X-y、y-Z、X-Z等的兩軸聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換,簡單易行,可靠性高,對實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)控制具有一定參考價(jià)值。