基于PLC的伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究

李 軍

（山東金寶電子股份有限公司，招遠(yuǎn) 265400）

處于科學(xué)技術(shù)日新月異的當(dāng)下時(shí)代，關(guān)于產(chǎn)品精密度方面的要求逐漸提升?，F(xiàn)階段，很多工業(yè)生產(chǎn)中均運(yùn)用了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，然而效果并不理想，不但精度很低，同時(shí)易于產(chǎn)生失步的情況。在這方面，伺服電機(jī)依靠較高的精密度、與抗過載性能優(yōu)勢(shì)，讓運(yùn)行更加穩(wěn)定，通過將PLC技術(shù)有效運(yùn)用到其中，發(fā)揮出伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的高效率與經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)的作用，因此，深入分析和探究基于PLC的伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究十分必要，具有重要的意義。

1 基于PLC伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模式的科學(xué)實(shí)現(xiàn)

基于確保PLC伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠正常發(fā)揮出相應(yīng)的功能的目的，需要在設(shè)計(jì)過程中對(duì)有關(guān)的設(shè)備和功能予以確定。此研究運(yùn)用了SGDV-2R8A02A的驅(qū)動(dòng)功能模塊的相應(yīng)伺服電機(jī)，其中涉及到EC20系列中的PLC的相應(yīng)A/D與I/O的拓展功能模塊部分，同時(shí)保證人機(jī)界面的合理性[1]。

將PLC技術(shù)應(yīng)用到伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，以脈沖量與模擬量作為主要的管控參數(shù)，達(dá)到明確定位和限速電機(jī)的目的。在速度限制方面，應(yīng)輸出兩個(gè)相應(yīng)的構(gòu)成比例的模擬量，運(yùn)用PLC技術(shù)合理配置D/A的功能模塊，使數(shù)據(jù)信息獲得準(zhǔn)確的處理和轉(zhuǎn)換，從而使得相應(yīng)的模擬電壓輸出值可以被輸入到電機(jī)的伺服功能模塊之內(nèi)，滿足速度的要求。一般而言，為了明確電機(jī)的區(qū)域信息資料，依靠系統(tǒng)對(duì)伺服模塊里面的脈沖數(shù)據(jù)的分析可以最終掌握，達(dá)到科學(xué)轉(zhuǎn)化的目的。然而，實(shí)現(xiàn)該控制模式的過程中，通常所需的I/O功能模塊的數(shù)量是很大的。

相較于限制管控，無論是定位功能，還是滿足速度的要求，都更加容易。具體來說，當(dāng)伺服功能模塊對(duì)脈沖信息數(shù)據(jù)的指令接受以后，會(huì)立即予以轉(zhuǎn)化處理，完成嚴(yán)格管控電壓與電流相應(yīng)的輸出任務(wù)，達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的目的。并且借助伺服系統(tǒng)的作用，對(duì)功能模塊的脈沖數(shù)量與頻率加以驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)量與速度的限制[2]?；趯?duì)PLC擁有方位管控指令集功能的顧慮，所以禁止形成對(duì)方位信息的接收，科學(xué)計(jì)算脈沖的數(shù)量情況，通過分析與掌握PLC與電機(jī)運(yùn)行頻率、繞線之間的關(guān)聯(lián)性情況，依靠發(fā)送相關(guān)的脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)，完成雙機(jī)的有效配合處理任務(wù)，并且此流程的實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單。而實(shí)施管控完全閉環(huán)情況的時(shí)候，則應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)端的脈沖情況，從而對(duì)電機(jī)端的功能發(fā)揮的正常與否加以深入掌控。此外，由于程序與數(shù)據(jù)的處理所浪費(fèi)的時(shí)間，可以運(yùn)用相應(yīng)的對(duì)策予以應(yīng)對(duì)。

2 基于PLC的單雙伺服電機(jī)管控功能的合理實(shí)現(xiàn)

2.1 科學(xué)管控單電機(jī)

通過PLC單方位的管控命令，使單電機(jī)得以有效管控。此研究中涉及到的PLC技術(shù)具備PDRVA、PLSV以及DRVI等多種命令功能，在這當(dāng)中，PLSV命令屬于變速的運(yùn)行命令，當(dāng)時(shí)間發(fā)生改變時(shí)，命令相應(yīng)的速度也產(chǎn)生改變，凸顯出十分靈活便捷的管控形式，但無法完成定位的任務(wù)。而DRVI主要以管控方位為主，實(shí)施準(zhǔn)確的定位過程中，如果速度的數(shù)值發(fā)生改變，則應(yīng)把命令取消7日后方可再次恢復(fù)功能[3]。依靠DRVA對(duì)絕對(duì)的方位予以管控，在此過程當(dāng)中，電機(jī)的速度會(huì)不斷形成改變，在方位明確以后，電機(jī)會(huì)立即暫停，直到下一個(gè)命令的發(fā)出。

實(shí)施設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的過程中，以PLSV作為主控命令，達(dá)到確保運(yùn)行穩(wěn)定性的效果。而另外兩個(gè)命令則起到輔助的作用，處于暫停的情況時(shí)，電機(jī)會(huì)獲得方位的明確與調(diào)控處理。系統(tǒng)掌握了功能的劃分以后，則有利于管控功能的實(shí)現(xiàn)。第一，需科學(xué)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行管控。具體來說，程序在開啟后，按下相應(yīng)的按鈕，準(zhǔn)確操控起繞點(diǎn)的定位處理，隨后予以暫停操作，當(dāng)?shù)诙伟聪孪鄳?yīng)的按鈕以后，此時(shí)的電機(jī)會(huì)于起繞點(diǎn)和終點(diǎn)間做往返的運(yùn)動(dòng)。如果簡(jiǎn)短迅速按下相應(yīng)的按鈕后，電機(jī)會(huì)緩慢暫停；如果需要再次啟動(dòng)，則應(yīng)該二次按下相應(yīng)的按鈕。如果電機(jī)在停止的情況下，通過增加暫停按鈕的按壓時(shí)間的方式，能使電機(jī)得到復(fù)歸，回歸至零點(diǎn)的位置。第二，做好調(diào)控工作。通過操控兩個(gè)相應(yīng)的按鈕，即能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)動(dòng)管控的效果，讓暫停的電機(jī)恢復(fù)功能，形成正、反方向的操控[4]。對(duì)PLC的梯形影像程序加以編寫的情況下，需要提前設(shè)置好運(yùn)行與定位階段的有關(guān)速度、點(diǎn)動(dòng)的速度、起點(diǎn)與終點(diǎn)位置的脈沖數(shù)等，并與伺服功能模塊當(dāng)中的單圈脈沖數(shù)緊密融合到一起，達(dá)到既定的目的。

2.2 注重雙電機(jī)的有效管控

與此同時(shí)，注重雙電機(jī)的有效管控也十分必要。其中則應(yīng)該對(duì)I/O的數(shù)量予以提高。此研究所運(yùn)用到的PLC主功能模塊帶有的相應(yīng)接口數(shù)量不足，不符合有關(guān)的規(guī)定，所以應(yīng)采用拓展的功能模塊。在科學(xué)運(yùn)用旋鈕式變阻器設(shè)備的同時(shí)，依靠合理調(diào)控點(diǎn)電壓的方式，完成限制電機(jī)的運(yùn)行速度的任務(wù)。并且主功能模塊難以對(duì)相應(yīng)的模擬量加以處理，應(yīng)利用A/D轉(zhuǎn)換功能模塊完成轉(zhuǎn)化的處理。由此，使變阻器中的電壓的數(shù)字量可以獲得轉(zhuǎn)化，并實(shí)現(xiàn)合理的輸出。

面對(duì)較大難度的雙電機(jī)管控工作，應(yīng)該以兩組電機(jī)的運(yùn)行情況和速度之間的關(guān)系作為研究重點(diǎn)，以便精準(zhǔn)定位，并完成速度匹配的任務(wù)。因此，需將這當(dāng)中的電機(jī)作為主電機(jī)，利用A/D對(duì)數(shù)據(jù)信息加以轉(zhuǎn)化處理。基于確保兩組電機(jī)一起運(yùn)行的目的，運(yùn)用PLC技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控其具體的運(yùn)作狀況。設(shè)計(jì)具體的運(yùn)行程序的過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循排線與從繞線相關(guān)電機(jī)的運(yùn)作方式，以達(dá)到良好的功能匹配度[5]。實(shí)施設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過程中，需要將排線電機(jī)作為主控設(shè)施，并且運(yùn)用PLC技術(shù)，對(duì)其中的程序加以設(shè)計(jì)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的監(jiān)控功能。實(shí)際上，當(dāng)雙電機(jī)系統(tǒng)可以正常運(yùn)作的時(shí)候，是可以發(fā)揮出轉(zhuǎn)向的作用的，并且依靠科學(xué)操控，可以讓整體的運(yùn)行效率變高。需要注意的為，實(shí)現(xiàn)單步或者持續(xù)管控的過程中，在操控?fù)Q向的時(shí)候，需要依靠單步或者持續(xù)的管控開關(guān)，在其啟動(dòng)之時(shí)，系統(tǒng)會(huì)獲得持續(xù)的運(yùn)作，此時(shí)所實(shí)施的轉(zhuǎn)化操控并不能帶給系統(tǒng)有關(guān)影響。由此可見，科學(xué)管控雙電機(jī)的運(yùn)行功能模塊是非常重要的。

3 結(jié)束語

從論文的闡述和分析中可知，深入分析和探究基于PLC的伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究十分關(guān)鍵，具有重要的意義。本文通過闡述基于PLC伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模式的科學(xué)實(shí)現(xiàn)，說明了基于PLC的單雙伺服電機(jī)管控功能的合理實(shí)現(xiàn)：科學(xué)管控單電機(jī)、注重雙電機(jī)的有效管控。望此次研究的內(nèi)容和結(jié)果，能夠得到相關(guān)人員的關(guān)注和重視，從中獲取到一定的幫助與借鑒，從而推廣基于PLC的伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步應(yīng)用范圍。

[1] 靳永周.基于PLC的伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2017，14（16）：116-117.

[2] 吉紅，夏春茂，王鳳桐.基于PLC的伺服電機(jī)位置控制系統(tǒng)研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016，20（15）：150-155.

[3] 程院蓮，周華.基于三菱FX5U系列PLC的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2017，46（14）：118-122.

[4] 張志敏，路敦民，張厚江等.基于LabVIEW及PLC電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2016，35（11）：156-160.

[5] 黨媚.基于以太網(wǎng)的Kingview和兩臺(tái)S7-200 SMART PLC運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2017，36（14）：160-163.