基于PLC的伺服電機應用現(xiàn)狀分析

唐金杰

摘要：隨著PLC技術在伺服電機的控制系統(tǒng)中的應用，伺服電機的速度及位置控制等方面變得更加精確，使得伺服電機的功能更加完善、設備更加可靠。本文基于PLC的伺服電機的應用現(xiàn)狀進行了分析。首先對伺服電機和PLC技術的相關原理及主要工作特點進行了總結，其次，從在伺服電機運動過程的控制系統(tǒng)中、在實現(xiàn)輸送機械手精確定位的控制系統(tǒng)、在自動灌漿機的伺服電機中、在伺服電機的位置控制及在伺服電機智能調(diào)速等五個方面詳細分析了基于PLC技術的伺服電機應用現(xiàn)狀，對其各種應用原理及應用特點進行了分析。本文的研究結果對于指導PLC技術更好地應用于伺服電機方面具有重要意義。

關鍵詞：PLC;伺服電機;控制系統(tǒng);應用現(xiàn)狀

1???? 伺服電機及PLC技術概述

1.1? 伺服電機概述

MAC永磁交流伺服電機及其驅(qū)動系統(tǒng)是在上個世紀70年代后期推出的，這些都標志著新一代的伺服裝置技術已經(jīng)完全進入了實用化的階段。一直到20世紀80年代中后期，整個交流伺服裝置的市場都逐漸轉(zhuǎn)向了模擬交流運動伺服系統(tǒng)。早期的交流模擬系統(tǒng)在其諸如零漂、精度、可靠性、抗干擾和柔性等諸多方面都存在著很大的不足，基本上不能完全滿足交流運動設計和控制方面的技術要求，近年來隨著數(shù)字控制處理器系統(tǒng)的出現(xiàn)，系統(tǒng)的控制部分的相關操作可以完全由依靠數(shù)字控制軟件驅(qū)動進行。伺服驅(qū)動電機可使物體的速度控制、位置控制的精度得到大大提高，通過將物體的電壓及一些輸出信號自動轉(zhuǎn)化為伺服電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進行驅(qū)動控制的對象。伺服驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速直接接受伺服電機輸入信號的控制，而且反應快速。伺服電機分為直流和交流伺服電機兩大類，其主要的特點之一就是當信號輸入電壓為0 時不會出現(xiàn)的物體自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，隨著轉(zhuǎn)矩的增加，轉(zhuǎn)速勻速下降。伺服主要靠對應的脈沖來進行定位，伺服驅(qū)動電機本身每接收到1 個對應的脈沖，就可以使伺服電機旋轉(zhuǎn)

1個與脈沖相對應的方向和角度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖位移的功能。

1.2? PLC技術概述

可編程控制器或邏輯計算機控制器（PLC），具有自動化微處理器的功能。是一種用于進行自動化編程控制的嵌入式數(shù)字運算控制器，可以滿足數(shù)據(jù)隨時儲存與自動化的執(zhí)行工作。目前可編程邏輯控制器由CPU、輸入

/輸出控制接口、指令及其數(shù)據(jù)內(nèi)存、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換、電源等功能控制單元部分組成。早期的功能簡單的可編程計算機控制器模塊已經(jīng)基本地具有了包括單機邏輯遠程控制、多機遠程通信、模擬遠程控制、時序遠程控制等功能，名稱也隨之改為了可編程邏輯控制器。

2基于PLC的伺服電機的應用現(xiàn)狀分析

2.1? 在伺服電機的運動控制系統(tǒng)中的應用

伺服電機的運動系統(tǒng)需要完成運動距離的控制、旋轉(zhuǎn)角度的控制、運動位置的控制及運動路經(jīng)的控制等多種運動的控制，S7-1200PLC在作為一種非常緊湊的PLC產(chǎn)品，具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。PLC在伺服電機的運動程序控制系統(tǒng)的應該中，需要完成主動尋找運動原點、向右移動、向左移動及回到原點等4 個步驟，應用結果表明S7-1200PLC在伺服電機的運動控制系統(tǒng)中的應用，能夠很好地對伺服電機的運動進行控制，使得控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到大幅度提高。

2.2? 在輸送機械手精確定位的控制系統(tǒng)的應用

機械手工業(yè)生產(chǎn)中的應用可以使得工業(yè)水平及產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，同時勞動者的工作強度也得到一定程度的減少，勞動者的工作效率得到提高。伺服電機、伺服驅(qū)動器及相關的傳動部件組成了伺服驅(qū)動運動系統(tǒng)，從而進一步組成輸送機械手的控制系統(tǒng)。PLC技術在輸送機械手控制系統(tǒng)在輸送機械手精確定位的控制系統(tǒng)中應用了PLC技術、伺服驅(qū)動技術以及氣動技術，從而可以滿足輸送機械手完成精確定位的需求。通過實際應用表明，該控制系統(tǒng)具備定位比較精確、運行相對可靠和實用性比較強的特點，能夠完全實現(xiàn)精確定位的功能。

2.3? 在自動灌漿機的伺服電機中的應用

對于當前的自動灌漿機而言，不騙普遍存在生產(chǎn)效率低，自動化以及集成化低的現(xiàn)實問題，對于工業(yè)生產(chǎn)的效率會因此收到很大影響。灌漿機的工藝流程如圖1 所示，灌漿機主要生產(chǎn)工藝流程包括觸摸屏參數(shù)的輸入、夾板寬度的設定、進瓶計數(shù)、鎖夾定位、灌裝機定位、灌漿、鎖夾打開及出瓶等。位置伺服驅(qū)動器主要由位置、速度控制單元及驅(qū)動單元等三個部分組成，圖2 所示為自動灌漿機中伺服電機位置伺服控制方式的原理圖。應用結果表明基于PLC技術伺服電機能夠?qū)崿F(xiàn)自動灌漿機的精確定位問題。

2.4? 在伺服電機運動位置控制中的應用

隨著信息技術的不斷發(fā)展，對于伺服電機的位置控制問題已經(jīng)變得相對比較容易，未來對于基于PLC的伺服電機的位置控制的主要研究方向?qū)⑹菍τ谒欧姍C的位置控制中速度及控制精度的研究，S7-200PLC用于伺服電機的位置控制中的控制措施主要包括高速脈沖輸出控制、EM253位置控制、RS232串口通信控制及其綜合控制等四個部分。由于S7-200PLC自身具備非常優(yōu)秀的性能，能夠很好地實現(xiàn)對伺服電機的位置控制。在實際的應用過程中，應該對S7-200PLC的控制方式加強學習，并根據(jù)相關具體情況制定出合理、完整的控制策略，比便于更好地完成對伺服電機的位置控制的需求。

2.5? 在伺服電機智能調(diào)速方面的應用

由于PLC具有硬件的通用性較強、程序編輯相對簡單、軟件系統(tǒng)更加靈活等方面的優(yōu)勢，因此PLC技術被廣泛應用于工業(yè)領域，能夠很好的完成對開關量及模擬量的控制。在基于PLC技術的伺服電機的智能調(diào)速的應用之中，首先對于伺服電機的選擇之中應該保證系統(tǒng)在加速及減速、動態(tài)及靜態(tài)等過程中的穩(wěn)定性，同時應該保證伺服電機具備動態(tài)運行過程相對來說比較平穩(wěn)、具備較強的抗干擾能力。通過對基于PLC技術的伺服電機的智能調(diào)速方面的實際應用效果的驗證，結果表明該系統(tǒng)的在誤差率方面遠遠低于傳統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)的誤差率，具有很高的精度。并且該套系統(tǒng)具備傳輸速度更快、效率更高、使用更加方便、系統(tǒng)的誤差率更低等優(yōu)勢，PLC技術的應用，使得伺服電機調(diào)速系統(tǒng)有效性和實用型得到大大提升。

總結

近些年來，基于PLC技術的伺服電機的應用越來越廣泛，本文對其應用現(xiàn)狀進行了分析。首先總結了伺服電機和PLC技術的相關原理及主要工作特點，其次，詳細分析了基于PLC技術的伺服電機的五個方面的應用實例，包括在伺服電機運動過程的控制系統(tǒng)中、在實現(xiàn)輸送機械手精確定位的控制系統(tǒng)中、在自動灌漿機的伺服電機中、在伺服電機的位置控制及在伺服電機智能調(diào)速等方面的應用，對其各種應用原理及應用特點進行了分析?？偟膩碇v，PLC技術的應用，使得伺服電機的相關特性得到一定程度的提高，具有很好的應用市場及應用前景。本文的研究結果對于指導PLC技術更好地應用于伺服電機方面具有重要意義。

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