PLC控制伺服电机利用实例，写出构成全部零碎的PLC模块及核心器件，并附相干程序.
PLC品牌不限.之杨若古兰创作
以松下FP1系列PLC和A4系列伺服驱动为例，编制控制伺服电机定长正、反扭转的PLC程序并设计核心接线图，此方案不采取松下的地位控制模块FPGPP11\\12\\21\\22等，而是用晶体管输出式的PLC，让其特定输出点给出地位指令脉冲串，直接发送到伺服输入端，此时松下A4伺服工作在地位模式.在PLC程序中设定伺服电机扭转速度，单位为（rpm），设伺服电机设定为1000个脉冲转一圈.PLC输出脉冲频率=（速度设定值/6）*100（HZ）.假设该伺服零碎的驱动直线定位精度为±0.1mm，伺服电机每转一圈滚珠丝杠副挪动10mm，伺服电机转一圈须要的脉冲数为1000，故该零碎的脉冲当量或者说驱动分辨率为0.01mm(一个丝)；PLC输出脉冲数=长度设定值*10.
以上的结论是在伺服电机参数设定完的基础上得出的.也就是说，在计算PLC发出脉冲频率与脉冲前，先根据机械条件，综合考虑精度与速度请求设定好伺服电机的电子齿轮比！大致过程如下：
机械机构确定后，伺服电机动弹一圈的行走长度曾经固定（如上面所说的
10mm），设计请求的定位精度为0.1mm(10个丝).为了包管此精度，普通情况下是让一个脉冲的行走长度低于0.1mm，如设定一个脉冲的行走长度为如上所述的0.01mm，因而电机转一圈所须要脉冲数即为1000个脉冲.此种设定当电机速度请求为1200转/分时，PLC应当发出的脉冲频率为20K.松下FP140T 的PLC的CPU本体可以发脉冲频率为50KHz，完好可以满足请求.
如果电机动弹一圈为100mm，设定一个脉冲行走仍然是0.01mm，电机转一圈所须要脉冲数即为10000个脉冲，电机速度为1200转时所须要脉冲频率就是200K.PLC的CPU输出点工作频率就不敷了.须要地位控制公用模块等方式.
有了以上频率与脉冲数的算法就只需利用PLC的响应脉冲指令发出脉冲即可实现控制了.假设使用松下A4伺服，其工作在地位模式，伺服电机参数设置与接线方式如下：
一、按照伺服电机驱动器说明书上的“地位控制模式控制旌旗灯号接线图”接线：
pin3(PULS1)，pin4(PULS2)为脉冲旌旗灯号端子，PULS1连接直流电源正极(24V电源需串连2K摆布的电阻),PULS2连接控制器(如PLC的输出端子).
pin5(SIGN1)，pin6(SIGN2)为控制方向旌旗灯号端子，SIGN1连接直流电源正极(24V电源需串连2K摆布的电阻)，SIGN2连接控制器(如PLC的输出端子).当此端子接收旌旗灯号变更时，伺服电机的运转方向改变.实际运转方向由伺服电机驱动器的P41，P42这两个参数控制，pin7(com+)与外接24V直流电源的正极相连.pin29(SRV0N)，伺服使能旌旗灯号，此端子与外接24V直流电源的负极相连，则伺服电机进入使能形态，通俗地讲就是伺服电机曾经筹办好，接收脉冲即可以运转.
上面所述的六根线连接终了(电源、编码器、电机线当然不克不及忘)，伺服电机即可根据控制器发出的脉冲与方向旌旗灯号运转.其他的旌旗灯号端子，如伺服报警、偏差计数清零、定位完成等可根据您的请求接入控制器构成更完美的控制零碎.
二、设置伺服电机驱动器的参数.
1、Pr02控制模式选择，设定Pr02参数为0或是3或是4.3与4的区别在于当32(CMODE)端子为短路时，控制模式响应变成速度模式或是转矩模式，而设为0，则只为地位控制模式.如果您只请求地位控制的话，Pr02设定为0或是3或是4是一样的.
2、Pr10，Pr11,Pr12增益与积分调整，在运转中根据伺服电机的运转情况响应调整,达到伺服电机运转平稳.当然其他的参数也须要调整(Pr13，Pr14,Pr15,Pr16，Pr20也是很主要的参数)，在您不太熟悉前只调整这三个参数也能够满足基本的请求. .
3、Pr40指令脉冲输入选择，默认为光耦输入(设为0)即可.也就是选择3(PULS1)，4(PULS2)，5(SIGN1)，6(SIGN2)这四个端子输入脉冲与方向旌旗灯号.
4、Pr41，Pr42简单地说就是控制伺服电机运转方向.Pr41设为0时，Pr42设为3,则5(SIGN1)，6(SIGN2)导通时为正方向(CCW)，反之为反方向(CW).Pr41设为1时，Pr42设为3,则5(SIGN1)，6(SIGN2)断开时为正方向(CCW)，反之为反方向(CW)，正、反方向是绝对的，看您如何定义了，准确的说法应当为CCW，CW .
5、Pr48、Pr4A、Pr4B电子齿轮比设定.此为主要参数，其感化就是控制电机的运转速度与控制器发送一个脉冲时电机的行走长度.
其公式为：
伺服电机每转一圈所需的脉冲数=编码器分辨率 × Pr4B／(Pr48 × 2^Pr4A)
伺服电机所配编码器如果为：2500p/r 5线制增量式编码器，则编码器分辨率为10000p/r
如您连接伺服电机轴的丝杆间距为20mm，您要做到控制器发送一个脉冲伺服电机行走长度为一个丝(0.01mm).计算得知：伺服电机转一圈须要2000个脉冲(每转一圈所需脉冲确定了，脉冲频率与伺服电机的速度的关系也就确定了) .
三个参数可以设定为：Pr4A=0，Pr48=10000，Pr4B=2000，约分一下则为：Pr4A=0，Pr48=100，Pr4B=20.
从上面的论述可知：设定Pr48、Pr4A、Pr4B这三个参数是根据我们控制器所能发送的最大脉冲频率与工艺所请求的精度.在控制器的最大发送脉冲频率确定后，工艺精度请求越高，则伺服电机能达到的最大速度越低.松下FP140 T 型PLC的程序梯型图如下：
S7—200 PLC在数字伺服电机控制中的利用
首先了解plc如何控制伺服电机
1、 电机的连线及控制
本利用实例选择的是地位控制模式，脉冲输入方式有集电极开路方式和差动驱动方式两种，为了方便的实现同时对两部电机的控制，采取差动驱动方式.与PLC的接线图如图所示.
PLC与伺服放大器接线图
图中L+为公共PLC端子，接24VDC正端，通过控制内部晶体管的开关使得输出Q呈现分歧的电平旌旗灯号或发出脉冲旌旗灯号.L+一PG—P lM—L+为脉冲输入回路，PLC控制该回路中的发光二极管的亮灭，构成脉冲编码输入.L+一NG—NP一1M— L+
为电机扭转方向控制回路，当该回路的发光二极管点亮时，电机正转，否则反转.因为伺服放大器内部电阻只要100欧，为
了防止电流过大烧坏内部的发光二极管，须要外接电阻R，其阻值的计算如下：
根据公式(1)，可以选择R=3．9KO
2、电子齿轮比
数字交流伺服零碎具有地位控制的功能，可通过上位控制器发出地位指令脉冲.而伺服零碎的地位反馈脉冲当量由编码器的分辨率及电机每转对应的机械位移量等决定.当指令脉冲当量与地位反馈脉冲当量二者纷歧致时，就须要使用电子齿轮使二者匹配.使用了电子齿轮功能，就可以任意决定一个输入脉冲所相当的电机位移量.具有电子齿轮功能的伺服零碎结构如图3所示.若机械传动机构的螺距为w，指令脉冲当量为△L，编码器每转脉冲数为P，又考虑到普通电机轴与传动丝杠为直接相连， 则地位反馈脉冲当量△ =W／4P.
具有电子齿轮功能的伺服零碎结构图
因为脉冲当量与反馈脉冲当量纷歧定相等，就须要使用电子齿轮比来建立两者的关系.具体计算公式为：AL=3M ×CMX / CDV
.是以根据一个指令脉冲的地位当量和反馈脉冲的地位当量，就可以确定具体的电子齿轮比.三菱该系列伺服电机的电子齿轮比的设定范围
对于输入的脉冲，可以乘上其中任意倍率使机械运转.
上面是plc控制私服的具体利用
3、PI C控制道理及控制模型
本例采取了西门子s7．200系列CPU226作为主控制器.它是s7．200系列中的高档PLC，本机自带24个数字输人口、l6个数字输出口及两个RS422／485串行通讯口，最多可扩展7个利用模块 j.实际项目中，通过扩展EM231模拟量输入模块来收集电压旌旗灯号，输入的模拟旌旗灯号可在0～10V±5V、0～20mA等多种旌旗灯号输入方式当选择.终极，PLC根据输入电压旌旗灯号的大小控制脉冲发送周期的是非，从而达到控制伺服电机速度的目的.
3.1 高速数字脉冲输出
西门子s7．200系列AC／DC／DC(交流供电，直流I/O)类型PLC上集成了两个高速脉冲输出口，两个高速脉冲输出口分别
通过Qo．0、Qo．1两个输出端子输出，输出时可选择PWM(脉宽调制)和PIO(脉冲串)方式.PIO方式每次只能发出固定脉冲， 脉冲开始发送后直到发送终了才干开始新的脉冲串；PWM方式绝对灵活，在脉冲发送期间可随时改变脉冲周期及宽度，其中脉冲周期可以选择微秒级或毫秒级.
3.2 PID功能特性
该系列PLC可以通过PID回路指令来进行PID运算，在一个程序中最多可以用8条PID指令，既最多可同时实现8个PID
控制算法.在实际程序设计中，可用STEP 7Micro／Win 32中的PID导游程序来完成一个闭环控制过程的PID算法，从而提高
程序设计效力.
3.3 控制模型
控制模型方框图如下图所示，其中Uset为极间电压给定值(此时产气形态最好)，Uf为极间电压采样值，Vout为伺服电机
运转速度.通过对电弧电压采样值与弧间电压给定值的比较并经过PLC的PID调节回路控制，可以得出用于控制伺服电机旋
转的脉冲发送周期T，从而使伺服电机的送棒速度不断的得到调整，如许就达到了控制两极间距的目的.包管了两极间距的
绝对波动，也就包管了极间电压的波动性.
PID调节控制道理框图
根据极间距对极间电压的影响，可以设定PLC的PID调节回路调整计谋如下：
Uset—uf<0，T 减小；
Uset—uf>0，T增大.
通过上述控制方法，能够比较精确的实现对UF的控制.
4、程序设计
以下利用程序是经过简化的，没有涉及异常情况.其设计以本文前面所述方法及道理为根据，并给出了详实的程序正文 .
4.1 主程序
NErW0RK 1
① IJD SM0．1
／／SM0．1=1仅第一次扫描无效
② MOVW +0，VW450
／／PID间断计数器初始化
③ MOVB 100，SMB34
／／设置定时间断时间间隔为lOOms
④ ATCH INT— PWM — PID ，10
／／设定间断，启动PID履行
⑤ ENI
//开间断
4．2 间断程序
① NETWORK 1
LD SM0．0
／／SM0．0=1每个扫描周期都无效
I CW V VW450
／／调用间断程次第数加1
② NETWORK 2
LDW > = VW450． + 10
／／检查是否应进行PID计算
M0VW +0，VW450
／／如果如此，清计数器并继续
N0T
JMP 0
／／否则，转人间断程序结尾
③ NETWORK 3
／／计算并装载PID PV(过程变量)
ID SM0．0
RPS
XORW VW464，VW464
／／清除工作区域
M0VW ArW0．VW466
／／读取模拟数值
A V466．7
M0VW 16#FFFF．VW464
／／检查符号位，若为负则扩展符号
LRD
DTR VD464．VD396
／／将其转化成实数并装载人PV
LPP
／R 32000．0，VD396
／／正常化至0．0至1．0之间的数值
④ NETWORK 4
ID SM0．0
MOVR VIM00，VIM00
／／VIM00为设定值
⑤⑥ NETWORK 6
ID SM0．0
PID VB396，0
／／进行PID计算
⑦ NETWORK 7
LD SM0．0
M0vR VD404．VD464
／／装载PID输出至工作区
+R VD400，VD464
*R 1000．0. VIM64
／／缩放数值
TRUNC VD464,VD464
／／将数值转化成整数
MOVW VW 466．VW 1000
／／VW1000为PLC输出脉冲周期
⑧ NETWORK 8
／／伺服电机右反转控制(PWM)
／／SMW68／78 lIFO周期值
／／SMW70／80 PWM脉冲宽度
／／SMD72／82 lIFO脉冲计数值
LD SM0．0
MOVB 16# D3．SMB77
／／输出脉冲周期为500微秒
MOVW VW 1000，SMW 78
MOVW VW 1000．VW1 1 18
／I +2．VWl118
MOVW VW 1118．SMW 80
PIS 1
⑨ NETWORK 9
LBL 0
本例给出了利用西门子PLC的高速脉冲输出及PID控制功能，实现对数字式交流伺服电机进行控制的道理及响应编程方法.此控制方法已成功用于水燃气生产控制零碎中，后果良好
基于1756M08SE模块的多轴交流伺服控制零碎（二轴）
因为开发程序较大，这里我们只给出伺服的点动，正反向，等的控制！先介绍如下：
整体概述：罗克韦尔伺服传动习气于用EQU(等于指令)比较数字量输入模块0号位输入次数的奇偶次数来分别控制伺服环的闭合和断开.其中MSO指令用于直接激活伺服驱动器而且使能与物理伺服轴相干的已组态伺服环.触发MSO指令后，指定轴进入伺服控制形态.当轴处于挪动形态时，履行该指令无效.如果这时候触发了该指令，MSO指令会发生一个“Axis in Motion”的故障.MSF指令用于直接立即关断伺服驱动器输出，而且禁止物理伺服轴的伺服环.这会使轴处于筹办形态.该指令可以禁止任意正在履行的其他活动规划.且若须要直接用手来挪动轴时，可以用该指令关断伺服操纵.
要成功履行以上两条活动形态指令，有个须要的前提，即目标轴必须组态为伺服轴，如果该条件不满足，该指令会发生错误.
建立坐标也是主程序中一个非常主要的环节.不管是在工业现场或者是其它地方的活动控制零碎中，基本上都必要建立一个坐标系.若不建立一个坐标系，虽然可以用增量式的控制方式来实现一些简单的控制，但是如许的方式不克不及实现对实际地位的反馈等操纵，而且控制方式复杂.所以在成熟合理的控制零碎中建立坐标系是必不成少的一个环节.坐标系的建立可以使控制变得很方便，且可实现对零碎当前所在地位的实时反馈等功能.
本次设计所控制的轴为以罗克韦尔公司型号为Y10022H00AA的电动驱动的两根丝杆.丝杆长330mm，每个螺距为5mm，其实物如图1所示.（伺服轴）
零碎的架构如下图：
零碎的实现： 在硬件上一个完好的伺服零碎由控制器、通信收集、驱动器、电动机、履行机构及检测安装构成.其中控制器相当于人的大脑，用来分析各种输入旌旗灯号（命令和反馈等）；通信收集相当于人的神经零碎，如SERCOS接口、DeviceNet接口等；而驱动器则像是肌肉所起的感化一样，用于将控制旌旗灯号进行功率放大，以驱动电动机；电动机相当于手，而人手中的生产工具则是伺服零碎的中履行机构（如滚珠丝杆等，将电动机的扭转活动转化为直线活动）.在以上两章零碎分析和设计中论述了零碎各
个部分的功能和特点，而要实现本次设计的功能的硬件连接如图4.1所示.
最经常使用指令介绍：本次设计中利用MAJ和MAS指令来实现手动程序的编写.在程序中MAJ（Motion Axis Jog）指令用于点动伺服轴.点动轴的轮廓可设置为按照S形曲线平滑达到设定速度，也可按照梯形曲线达到设定速度，同时该指令可将任何当前轴的活动转换为单纯的点动活动.轴在点动运转过程中，可以使用MAS指令停止该轴，或触发另一个MAJ指令.MAS（Motion Axis Stop）指令用于停止指定物理轴的任意活动，而无需禁止其伺服环（如果伺服环闭合）.对于任何被控制的轴活动均可使用该指令以设定
的减速度进行停止，其可选用的停止方式有点动停止方式、齿轮停止等.
程序设计如下：
注：其中的一些两头寄存器为上位机HMI设置用的.可以不考虑！
PLC控制台达伺服电机图片：
－、接线图：（草图，有待清算优化）
1、PLC接线图
K1A、K1B－－－K3B等两头继电器采取固态继电器.
2、伺服控制器接线图
伺服控制器为北京欣斯达特数字科技无限公司产品，该MicroStep TX3H504D驱动器功能如下：
二、编程：
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