基于PLC和交流伺服的单轴控制系统

5 运动控制设计

系统工作中，不同控制模式的切换应在电机停止状态下进行。为保证系统运行安全，在自动与点动、电机正反转等动作间应加入互锁功能。运动控制程序在57-200PLC中编写。编程时对不同动作，如自动模式、点动模式和回参考点(复位)等动作，分别编写了相应子程序，由主程序OB1调用。子程序的启动由57-200PLC翰入点或触摸屏辅助继电器信号进行选择。

5.1自动模式

系统硬件连接中，编码器反馈脉冲接到驱动器，构成一个半闭环定位控制系统。当偏差滞留脉冲(PLC输出脉冲与编码器反馈脉冲差值)小于参数设定值时，驱动器向PLC翰出脉冲定位完成信号，同时PLC中定位完成标志V 18.2置1。自动程序设计中，首先要将触摸屏端的运行参数转为相应脉冲数，然后由PLC输出该数目的脉冲到伺服驱动器。S7-200 PLC集成有两路20kHz高速轴出口，自动模式下，系统利用PLS指令，从Q0.0口输出PTO脉冲。PTO输出模式下对应控制字节单元为SMB67，程序中向该寄存器中写入16#85，对应功能为:选择PTO模式:允许脉冲输出:单段操作;微秒时墓;发脉冲周期与个数异步更新。为避免扫描周期对脉冲发送过程产生影响，每次脉冲发送完后，系统产生一次中断。当斋要系统紧急停止时，可通过向SMB67中写入控制字16#CB来停止脉冲愉入。考虑到S 7-200的脉冲发送频率限制，设计电机以800r/m速度运行，在驱动器电子齿轮比设置中，将输入脉冲倍频数设为10，分频数设为1，对应参数号分别为Pr34和Pr35。伺服电机自带编码器经4倍频后，分辨率可达10000P/R,电子齿轮比设置后，可实现驱动器每接收1000个脉冲电机旋转一周，PLC脉冲发送频率低于最高值。

5.2点动模式

点动模式下，系统选择驱动器工作在速度模式，电机按驱动器内部设定速度运行。运行点动模式时，为避免自动、点动间的信号影响，首先要通过驱动器X3输入点，进行驱动器混合模式切换。系统中只使用一个内部速度，即点动模式下，控制电机以单一速度运行。设计电机以2000r/m的速度运行，加减速时间设为500ms，由参数号Pr24设置得到。

5.3回参考点

伺服控制系统中，复位功能可一定程度上减小由系统惯性、脉冲丢失、丝杠与机械构件间的联接空隙等因素带来的运动控制偏差。本系统中，参考点设置在丝杠中间位置，复位功能由系统编程实现。参考点处设有接近开关，其两端分别设置机械传感器，位置反馈信号接到S7-200端。系统复位过程描述如下:当参考点两侧的机械传感器检测到工作台经过时，反馈信号由高电平跳变为低电平，PLC内部置位。复位指令下达后，根据机械传感器信号，在PLC端进行电机转向判断，电机以回原点第一速度运行;碰到机械传感器下降沿时，电机改为第二速度慢速靠近参考点，碰到参考点接近开关时，电机停止，系统复位结束。

6 结束语

本文介绍的交流伺服系统以适应工业控制需求为出发点，融入了PLC、触摸屏和总线通讯，有较好的工程使用价值。系统通过触摸屏进行调节控制，使操作简单;利用PLC直接对伺服电机进行位置和速度控制，省略了定位模块，节约了成本。搭建的系统满足设计要求，运行可靠，取得了满意的效果。