觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)分析

王笑

摘 要：隨著數(shù)控技術(shù)、智能化、自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，觸摸屏和PLC（可編程控制器）技術(shù)在很多領(lǐng)域的控制系統(tǒng)中都得到了很好的應(yīng)用。通過(guò)使用觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠大大提升控制效果，實(shí)現(xiàn)理想的控制目標(biāo)，促進(jìn)生產(chǎn)和發(fā)展的有效開(kāi)展。本文主要結(jié)合觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)的特點(diǎn)，探究系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理，并用實(shí)際的應(yīng)用方向探討觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：觸摸屏 PLC 伺服電機(jī)控制系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（b）-0089-02

隨著人們消費(fèi)水平的不斷提升，對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量和創(chuàng)新等要求也越來(lái)越高，這給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)很大的困難，要生產(chǎn)出高規(guī)格和高質(zhì)量產(chǎn)品，僅僅依靠傳統(tǒng)的人工是很難實(shí)現(xiàn)的。新時(shí)期，生產(chǎn)企業(yè)只有不斷提升技術(shù)水平，強(qiáng)化先進(jìn)設(shè)備應(yīng)用，打造智能自動(dòng)控制系統(tǒng)，才能滿足這種需要，提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量。將觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域中，能夠不斷提升生產(chǎn)質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)流程，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的有效開(kāi)展，滿足消費(fèi)者的各種需要。對(duì)此，企業(yè)需要進(jìn)一步探究觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能，把握其工作原理，才能更好地應(yīng)用該控制系統(tǒng)并服務(wù)生產(chǎn)。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

在觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中，觸摸屏、可編程控制器、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器等是主要的組成構(gòu)件，該控制系統(tǒng)中使用的驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)主要是三洋產(chǎn)的Q系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品的伺服電機(jī)性能相對(duì)優(yōu)越，作為控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行單元，其發(fā)揮的主要功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)力輸送，能夠進(jìn)行位置、動(dòng)態(tài)、速度、輸出信號(hào)、報(bào)警記錄、電子齒輪等功能實(shí)現(xiàn)。

控制系統(tǒng)的PLC采用的是日本富士公司生產(chǎn)的Micrexsx spb系列產(chǎn)品，PLC是控制系統(tǒng)的核心控制單元。

而觸摸屏主要選用的也是富士公司生產(chǎn)的設(shè)備，觸摸屏的使用主要是發(fā)揮顯示功能，對(duì)于控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)等信息進(jìn)行直觀顯示，顯示屏上還裝有開(kāi)關(guān)按鈕，能夠進(jìn)行輸入指令的操作，實(shí)施PLC的數(shù)據(jù)交換功能，觸摸屏是控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的主要渠道，能夠?qū)τ谙到y(tǒng)的運(yùn)行實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控和顯示，能夠方便工作人員進(jìn)行相關(guān)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)輸入和設(shè)置功能。

2 控制系統(tǒng)功能

觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)對(duì)伺服電機(jī)的控制，發(fā)揮控制目標(biāo)，按照控制模式的差異，還可以將對(duì)電機(jī)的控制劃分成位置控制模式，內(nèi)置速度控制模式、速度控制模式以及手動(dòng)控制模式。借助觸摸屏的現(xiàn)實(shí)設(shè)備，還可以試試對(duì)控制模式進(jìn)行自主選擇和切換，實(shí)現(xiàn)有效的人機(jī)交互目標(biāo)。在整個(gè)體系中，伺服電機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)是確保控制效果的關(guān)鍵，因此，針對(duì)伺服電機(jī)的工作原理和選擇進(jìn)行著重介紹。

2.1 伺服點(diǎn)擊工作原理

該系統(tǒng)的工作原理是執(zhí)行CNC裝置系統(tǒng)發(fā)出的指令信息，包括位置和速度，這些信息經(jīng)過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)電路的過(guò)程中，會(huì)被電路系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換和放大處理，放大轉(zhuǎn)換后的指令信息經(jīng)過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)以及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)等運(yùn)動(dòng)部件使得機(jī)床的運(yùn)動(dòng)得以進(jìn)行。所以，伺服系統(tǒng)是一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，其控制量就是控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件的位置和速度。

2.2 伺服進(jìn)給系統(tǒng)

伺服進(jìn)給系統(tǒng)是一個(gè)很典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，主要由位置控制單元、速度控制單元、驅(qū)動(dòng)元件（電機(jī)）、檢測(cè)與反饋單元和機(jī)械執(zhí)行部件幾個(gè)部分組成。伺服機(jī)電、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、伺服驅(qū)動(dòng)電路等共同構(gòu)成了伺服進(jìn)給系統(tǒng)。其主要的運(yùn)作方式是伺服驅(qū)動(dòng)電路將整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)傳達(dá)的位置與速度的信息指令執(zhí)行轉(zhuǎn)變和擴(kuò)大，再經(jīng)由伺服驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化和擴(kuò)大之后，由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及驅(qū)動(dòng)機(jī)床的執(zhí)行工件對(duì)這些信息進(jìn)行快速進(jìn)給和工作進(jìn)給。

在對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，選用閉環(huán)控制系統(tǒng)更為合適。該控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床在數(shù)控裝置發(fā)出指令脈沖后，當(dāng)指令值送到位置比較電路時(shí)，此時(shí)若工作臺(tái)沒(méi)有移動(dòng)，即沒(méi)有位置反饋信號(hào)時(shí)，指令值使伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)齒輪等傳動(dòng)元件帶動(dòng)設(shè)備工作臺(tái)移動(dòng)。裝在設(shè)備工作臺(tái)上的位置測(cè)量元件，測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位移量后，后反饋到數(shù)控裝置的比較器中與指令信號(hào)進(jìn)行比較，并用比較后的差值進(jìn)行控制。若兩者存在差值，經(jīng)放大器后放大，再控制伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至差值為零時(shí)，工作臺(tái)才停止移動(dòng)。根據(jù)閉環(huán)控制系統(tǒng)的運(yùn)作，可以看出，該運(yùn)作系統(tǒng)具有精確度高的優(yōu)點(diǎn)，但是這種控制系統(tǒng)的調(diào)試和維修工作較為麻煩，所以在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要注意系統(tǒng)的穩(wěn)定性設(shè)置。

2.3 伺服進(jìn)給系統(tǒng)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的選型

在選擇伺服進(jìn)給電機(jī)時(shí)，要注意所選的伺服進(jìn)給電機(jī)要滿足幾點(diǎn)要求：第一，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩要在所有的進(jìn)給速度的范圍內(nèi)大于空載進(jìn)給扭矩；第二，電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩要大于最大的負(fù)荷扭矩；第三，進(jìn)給的負(fù)荷慣量和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要十分匹配；第四，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于定位加速時(shí)的最大扭矩。

3 觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1 在包裝機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，包裝是產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，包裝質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的銷售，在包裝中使用觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，往往需要綜合機(jī)械、光、電力等元素進(jìn)行考量，通過(guò)使用觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠有效提升包裝工作的效率和質(zhì)量。包裝的工作包括包裝袋的生產(chǎn)、袋口壓實(shí)和切斷，并且將包裝好的產(chǎn)品以此輸送出來(lái)。

廠家只需要根據(jù)生產(chǎn)包裝的要求，在觸摸屏上設(shè)置好包裝的相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)，調(diào)節(jié)好生產(chǎn)速度，就可以進(jìn)行有效的包裝流程開(kāi)展。且采用觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行包裝，也能夠有效替身更協(xié)調(diào)的穩(wěn)定性能，提升包裝精度和流暢性，提升包裝工作效率。

3.2 在筑路機(jī)械中的有效應(yīng)用

隨著交通的快速發(fā)展，道路工程也在火熱開(kāi)展中，道路工程的工程量巨大，質(zhì)量要求也不斷提升，要提升工程質(zhì)量和效率，采用觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)能夠有效實(shí)現(xiàn)建筑目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)道路工程建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展目標(biāo)。借助觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，道路工程建設(shè)中，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、狀態(tài)、位移、轉(zhuǎn)向等實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制，還可以設(shè)置檢測(cè)功能，并且對(duì)筑路過(guò)程中的相關(guān)機(jī)械設(shè)備實(shí)施控制目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)施工自動(dòng)化，提升建筑效率。

4 結(jié)語(yǔ)

除了在包裝和筑路中的應(yīng)用，目前，觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，且應(yīng)用效果較好，發(fā)揮了巨大的應(yīng)用價(jià)值。隨著觸摸屏與PLC組成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步完善，其功能還在不斷提升，未來(lái)該控制系統(tǒng)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮價(jià)值。

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