PLC控制伺服電機(jī)歸納

1、第1章 PLC基礎(chǔ)知識(shí)1.1 PLC簡(jiǎn)介1.1.1 PLC的定義P LC( Programmable Logic Con troller)是一種以計(jì)算機(jī)(微處理器)為核心的通用工業(yè)控制裝置，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子學(xué)系統(tǒng)。目前已經(jīng)廣泛 地'應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。早期的可編程序控制器只能用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，被稱為可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PC?，F(xiàn)代可編程序控制器采用微處理(Micro processor )作為中央處理單元，其功能大大增強(qiáng)，它不僅具有邏輯控制功能，還具有算術(shù)運(yùn)算、模擬量處理和通信聯(lián)網(wǎng)

2、等功能。PLC的高可靠性到目前為止沒(méi)有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以達(dá)到，PLC對(duì)環(huán)境的要求較低，與其它裝置的外部連線 和電平轉(zhuǎn)換極少，可直接接各種不同類型的接觸器或電磁閥等。這樣看來(lái)，PC這一名稱已經(jīng)不能準(zhǔn)確反映它的特性，于是，人們將其稱為可編程序控制器(Programmable Controller)，簡(jiǎn)稱PLC。但是近年來(lái)個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer )也簡(jiǎn)稱PLC，為了避免混淆，可編程序控制器常被稱為 PLC。1.1.2 P LC的產(chǎn)生和發(fā)展在PLC出現(xiàn)之前，機(jī)械控制及工業(yè)生產(chǎn)控制是用工業(yè)繼電器實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)復(fù)雜的控 制系統(tǒng)中，可能要使用成千上百個(gè)各式各樣的繼電器，接線、安裝

3、的工作量很大。如果控 制工藝及要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)的元件和接線也需要作相應(yīng)的改動(dòng)，但是這種改造往往 費(fèi)用高、工期長(zhǎng)。在一個(gè)復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，如果有一個(gè)繼電器損壞、甚至某一個(gè) 繼電器的某一點(diǎn)接觸點(diǎn)不良，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作不正常，由于元件多、線路復(fù)雜，查 找和排除故障往往很困難。繼電器控制的這些固有缺點(diǎn)，各日新月異的工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了不 可逾越的障礙。由此，人們產(chǎn)生了一種尋求新型控制裝置的想法。1968年，美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司(GM公司)為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新的要求，提出如下設(shè)想：能否把計(jì)算機(jī)功能完備、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系 統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起

4、來(lái)，做成一種通用控制裝置，并把計(jì)算 機(jī)的編程方法合成程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用面向過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程, 使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也可以方便使用。這樣，使用人員不必在編程上花費(fèi)大量的精力, 而是集中力量去考慮如何發(fā)揮該裝置的功能和作用。這一設(shè)想提出之后，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公 司（DEC公司）首先響應(yīng)，于1969年研制出了世界上第一臺(tái)PLC。此后，這項(xiàng)新技術(shù)就 迅速發(fā)展起來(lái)。PLC的發(fā)展過(guò)程大致如下:第一代：從第一臺(tái)可編程序控制器誕生到 70年代初期。其特點(diǎn)是：CPU有中小型規(guī) 模集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器；功能簡(jiǎn)單，主要能完成條件、定時(shí)、計(jì)數(shù)控制;機(jī)種單一，沒(méi)有形成系列；可靠性略高于繼電

5、接觸器系統(tǒng)；沒(méi)有成型的編程語(yǔ)言。第二代：70年代初期到70年代末期。其特點(diǎn)是：CPU采用微處理器，存儲(chǔ)器采用EPROM，使PLC的技術(shù)得到了較大的發(fā)展：PLC具有了邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)值計(jì) 算、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)接口和模擬量控制等功能：軟件上開(kāi)發(fā)出自診斷程序，可靠性進(jìn) 步提高；系統(tǒng)開(kāi)始向標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化發(fā)展；結(jié)構(gòu)上開(kāi)始有整體式和模塊式的區(qū)分，整體功 能從專用向通用過(guò)渡。第三代：70年代末期到80年代中期。單片計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器進(jìn)入了工業(yè) 化生產(chǎn)及大規(guī)模集成電路的使用，推進(jìn)了 PLC的進(jìn)一步發(fā)展，使其演變成專用的工業(yè)化計(jì) 算機(jī)。其特點(diǎn)是：CPU采用8位和16位微處理器，使PLC的功能和處

6、理速度大大增強(qiáng);具有通信功能遠(yuǎn)程I/O能力；增加了多種特殊功能；自診斷功能及容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展迅速；軟件方面開(kāi)發(fā)了面向過(guò)程的梯形圖語(yǔ)言及其變相的語(yǔ)句表（也稱邏輯符號(hào)）；PLC的體積進(jìn)步縮小，可靠性大大提高，成本大型化、低成本。第四代：80年代中期到90年代中期。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，促進(jìn)PLC完全計(jì)算機(jī)化。PLC全面使用8位、16位微處理芯片的位片式芯片，處理速度也達(dá)到1微秒/步。功能上具有高速計(jì)數(shù)、中斷、A/D、D/A、PID等，已能滿足過(guò)程控制的要求，同時(shí)加強(qiáng)了聯(lián)網(wǎng)的能力。第五代：90年代中期至今。RISC（簡(jiǎn)稱指令系統(tǒng)CPU）芯片在計(jì)算機(jī)行業(yè)大量使用,表面貼裝技術(shù)和工藝已成熟，使PLC整機(jī)

7、的體積大大縮小，PLC使用16位和32位的微處理器芯片。CPU芯片也向?qū)Ｓ没l(fā)展。具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算和大批量數(shù)據(jù)處理能力；已開(kāi)發(fā)出各種智能化模塊；以LCD微現(xiàn)實(shí)的人機(jī)智能接口普遍使用， 高級(jí)的已發(fā)展到觸摸式屏幕；除手持式編程器外，大量使用了筆記本電腦和功能強(qiáng)大的編程軟件。目前，為了適應(yīng)大中型小企業(yè)的不同需要， 進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，PLC正朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展:其一：小型PLC向體積縮小、功能增強(qiáng)、速度加快、價(jià)格低廉的方向發(fā)展，使之能更加廣泛地取代繼電器控制。其二：大中型PLC向大容量、高可靠性、高速度、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，使之能對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合

8、性的自動(dòng)控制?？偟内厔?shì)是:(1)中央處理單元處理速度進(jìn)一步加快?？刂葡到y(tǒng)將分散化?？煽啃赃M(jìn)一步提咼?？刂婆c管理功能一體化。1.2 PLC的構(gòu)成PLC的硬件主要由CPU模塊、I/O端口組成。1）中央處理單元CPU是PLC的核心，它是運(yùn)算、控制中心，將完成以下任務(wù):（1）接受并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)。診斷工作狀態(tài)。接受輸入信號(hào)，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來(lái)。讀取用戶程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作。2)I/OPLC中的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器I/O接口模塊的作用是將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)裝置與CPU模塊連接起來(lái)，包括開(kāi)關(guān)量接口模塊、模擬量I/O接口模塊、智能I/O接口模塊以及外設(shè)

9、通訊接口模塊等。圖1-1為PLC的硬件組成框圖:i主機(jī)1114輸!輸入：1入信！單號(hào)；11元電源存儲(chǔ)器CPU1 輸 出 單 元輸 出 信 號(hào)編程器外 設(shè) 接 口EPROM（系統(tǒng)程序）RAM（用戶程序）I/O擴(kuò) 展 口I/O擴(kuò) 展 單 元圖1-11.3 PLC的工作原理PLC工作過(guò)程一般可分為輸入采樣，程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段。PLC按順序采樣所有輸入信號(hào)并讀入到輸入映像寄存器中存儲(chǔ)，在PLC執(zhí)行程序時(shí)被使用，通過(guò)對(duì)當(dāng) 前輸入輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，再將其結(jié)果寫入輸出映像寄存器中保存 當(dāng)PLC刷新輸出鎖存器時(shí)被用作驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備，至此完成一個(gè)掃描周期。PLC的掃描周期一般在100

10、毫秒以內(nèi)。PLC程序的易修改性，可靠性，通用性，易擴(kuò)展性，易維護(hù)性可和計(jì)算機(jī)程序相媲美，再加上其體積小，重量輕,安裝調(diào)試方便，使其設(shè)計(jì)加工周期大為縮短，維修也方便，還可重復(fù)利用。PLC的循環(huán)掃描工作過(guò)程見(jiàn)圖1-2 0第2章伺服系統(tǒng)2.1伺服電機(jī)種類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)“伺服”一詞源于希臘語(yǔ)“奴隸”的意思 。人們想把“伺服機(jī)構(gòu)”當(dāng)個(gè)得心應(yīng)手的馴服工具，服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作。在訊號(hào)來(lái)到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；訊號(hào)來(lái)到之后, 轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)訊號(hào)消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。由于它的“伺服”性能，因此而得名 伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)值(或給定值) 的任意變化的自動(dòng)控

11、制系統(tǒng)。伺服的主要任務(wù)是按控制命令的要求，對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動(dòng)裝置 輸出的力矩、速度和位置控制得非常靈活方便。通常根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器的種類來(lái)分類，有電氣式、油壓式或電氣一油壓式三種。伺服系 統(tǒng)若按功能來(lái)分，則有計(jì)量伺服和功率伺服系統(tǒng)；模擬伺服和功率伺服系統(tǒng)；位置伺服和 加速度伺服系統(tǒng)等。電氣式伺服系統(tǒng)根據(jù)電氣信號(hào)可分為 DC直流伺服系統(tǒng)和 AC交流伺服系統(tǒng)二大類。AC 交流伺服系統(tǒng)又有異步電機(jī)伺服系統(tǒng)和同步電機(jī)伺服系統(tǒng)兩種電氣伺服技術(shù)應(yīng)用最廣，主要原因是控制方便，靈活，容易獲得驅(qū)動(dòng)能源，沒(méi)有公害 污染，維護(hù)也比較容易。特別是隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，它為電氣伺服技 術(shù)

12、的發(fā)展提供了廣闊的前景。早在70年代，小慣量的伺服直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)實(shí)用化了。 到了 70年代末期交流伺服系統(tǒng)開(kāi) 始發(fā)展，逐步實(shí)用化，AC伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣，并且還有取代DC伺服系統(tǒng)的趨勢(shì) 成為電氣伺服系統(tǒng)的主流。目前交流伺服電動(dòng)機(jī)分為兩種：同步型和感應(yīng)型。同步型(SM):采用永磁結(jié)構(gòu)的同步電動(dòng)機(jī)，又稱為無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)。其特點(diǎn):(1)無(wú)接觸換向部件。(2) 需要磁極位置監(jiān)測(cè)器(如編碼器)。(3) 具有直流伺服電動(dòng)機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。感應(yīng)型(IM):指籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。其特點(diǎn):(1)對(duì)定子電流的激勵(lì)分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制。(2)具有直流伺服電動(dòng)機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。伺服系統(tǒng)由位置檢測(cè)部分、誤差放大部分、執(zhí)

13、行部分及被控對(duì)象組成。采用了全封閉 無(wú)刷結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境不需要定期檢查和維修。其定子省去了鑄件殼體，結(jié)構(gòu)緊 湊、外形小、重量輕。定子鐵心較一般電動(dòng)機(jī)開(kāi)槽多且深，散熱效果好，因而傳給機(jī)械部 分的熱量小，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。轉(zhuǎn)子采用具有精密磁極形狀的永久磁鐵，因而可 實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩/慣量比，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，運(yùn)行平穩(wěn)。轉(zhuǎn)軸安裝有高精度的脈沖編碼器作檢測(cè)元件。因此交流伺服電動(dòng)機(jī)以其高性能、大容量日益受到廣泛的重視和應(yīng)用。2.2 交流伺服電機(jī)的控制方法這里只介紹一種IM型伺服電機(jī)的控制方法：SPWM (脈寬調(diào)制變頻)變頻調(diào)速。這 是最近發(fā)展起來(lái)的，其觸發(fā)電路是一系列頻率可調(diào)的脈沖波，脈沖的幅值恒定而

14、寬度可調(diào), 因而可以根據(jù)Ui/fi比值在變頻的同時(shí)改變電壓，并可按一定規(guī)律調(diào)制脈沖寬度，如按正 弦波規(guī)律調(diào)制，這就是SPWM變頻調(diào)速。SPWM變頻的工作原理可用圖2-1加以說(shuō)明。x wt01x Wt圖2-1若希望變頻輸出為圖2-1所示正弦波電壓，則它可以用一系列幅值不變的矩形脈沖來(lái) 等效，只要對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔內(nèi)的矩形脈沖的面積和正弦波與橫軸包含的面相等即可。單位周 波內(nèi)的脈沖數(shù)越多，等效的精度越高，諧波分量也越小。SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成和線路比較復(fù)雜， 現(xiàn)在已經(jīng)有專用的SPWM集成組件供 選擇，如英國(guó)的HEF4752KV，功能齊全，為工程人員提供了方便。第3章 R7D-APA3H 伺服驅(qū)動(dòng)器3

15、.1 R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器外部結(jié)構(gòu)及端子說(shuō)明SMARTSTEP A系列為基于傳統(tǒng)的步進(jìn)馬達(dá)的簡(jiǎn)單定位系統(tǒng)用途而開(kāi)發(fā)出來(lái)的脈沖輸 入型位置控制產(chǎn)品。它結(jié)合了步進(jìn)的簡(jiǎn)單易用特點(diǎn)，同時(shí)具備步進(jìn)馬達(dá)難以達(dá)到的一些特 征，如：在高速、高矩的情況下段時(shí)間內(nèi)完成定位，在負(fù)荷急劇變化的情況下仍能保持狀 態(tài)穩(wěn)定等，是具有很高可靠性的馬達(dá)/驅(qū)動(dòng)器。圖3-1為R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器外部結(jié)構(gòu)，表3-1為端子說(shuō)明。注：本系列使用電壓:主回路電源： 單相 AC200/230V(170253V)50/60Hz控制回路電源：?jiǎn)蜗?AC200/230V(170253V)50/60Hz表3-1B2CN3L2CUWL

16、1主電路電源輸入端L21抑制電源諧波用直流電抗器連接端子®2L1C ©控制電源輸入端子L2CB1外置再生電阻連接端子B2U馬達(dá)連接端子VWCN1控制輸入輸出用連接器CN2編碼器輸入用連接器CN3通信用連接器圖3-1控制輸入輸出信號(hào)的連接及外部信號(hào)信號(hào)處理電路圖見(jiàn)附錄監(jiān)控模式見(jiàn)表3-2 。3.2 參數(shù)/監(jiān)控模式表3-2參數(shù)模式見(jiàn)表3-3 。表3-3監(jiān)控NO.監(jiān)控項(xiàng)目說(shuō)明UnOOO速度反饋顯示馬達(dá)實(shí)際轉(zhuǎn)量Un002轉(zhuǎn)矩指令顯示至電流回路的指令值Un003Z相的脈沖數(shù)顯示從Z相的轉(zhuǎn)動(dòng)值為脈沖數(shù)Un004電角度顯示馬達(dá)的電角度Un005輸入信號(hào)監(jiān)控顯示控制輸入信號(hào)（CN1 ）的輸入

17、信號(hào)Un006輸出信號(hào)監(jiān)控顯示控制輸入信號(hào)（CN1 ）的輸出信號(hào)Un007指令脈沖的速度表示顯示將指令脈沖的頻率換算后的值Un008位置偏差將偏差計(jì)數(shù)器內(nèi)積累的脈沖通過(guò)指令單位進(jìn)行顯示Un009累計(jì)負(fù)荷率顯示實(shí)效轉(zhuǎn)矩Un 00C輸入脈沖計(jì)數(shù)顯示輸入脈沖計(jì)數(shù)Un 00D反饋脈沖計(jì)數(shù)顯示反饋脈沖計(jì)數(shù)P RM.NO參數(shù)名稱說(shuō)明.位NO.名稱設(shè)定說(shuō)明PnOOO基本開(kāi)關(guān)10反轉(zhuǎn)方向0+指令為CCW方向回轉(zhuǎn)1控制模式選擇1+指令為CW方向回轉(zhuǎn)Pn001基本開(kāi)關(guān)20伺服OFF時(shí)、報(bào)警發(fā)生時(shí)選擇停止0用動(dòng)力制動(dòng)器停止馬達(dá)1用動(dòng)力制動(dòng)器停止馬達(dá)，停止后解除動(dòng)力制動(dòng)器2用自由運(yùn)轉(zhuǎn)停止馬達(dá)Pn 100速度回路增益調(diào)

18、整速度回路的響應(yīng)性Pn 101速度回路積分時(shí)間常數(shù)速度回路的積分時(shí)間常數(shù)Pn 102位置回路增益調(diào)整位置回路的響應(yīng)性Pn 110在線自動(dòng)調(diào)整設(shè)定0在線自動(dòng)調(diào)整選擇0接通電源后，只進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)初期的自動(dòng)調(diào)整1保持自動(dòng)調(diào)整2不自動(dòng)調(diào)整Pn 200位置控制設(shè)定10指令脈沖方式1偏差計(jì)數(shù)器復(fù)位2伺服OFF時(shí)、報(bào)警發(fā)生時(shí)的偏差計(jì)數(shù)器復(fù)位3.3基本動(dòng)作操作方法1. 調(diào)整增益用旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)可以調(diào)整馬達(dá)響應(yīng)性能，選擇 0時(shí)，按照內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)值運(yùn)行。選擇 1 F時(shí)，按照旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)的數(shù)值運(yùn)行。如果需要降低馬達(dá)響應(yīng)性能（平滑地運(yùn)動(dòng)時(shí)），將開(kāi)關(guān)設(shè)定在較小值。如果需要提高馬達(dá)響應(yīng)性能（快速地運(yùn)動(dòng)時(shí)），將開(kāi)關(guān)設(shè)定在較大值。2.

19、開(kāi)關(guān)/參數(shù)設(shè)定有效切換設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作是按照功能開(kāi)關(guān)進(jìn)行或者是按照參數(shù)設(shè)定進(jìn)行。見(jiàn)圖3-2，說(shuō)明見(jiàn)表 3-4。ON OFF開(kāi)關(guān)6開(kāi)關(guān)/參數(shù)設(shè)疋有效切換OFF功能設(shè)定開(kāi)關(guān)有效ON參數(shù)設(shè)定有效表3-4圖3-23. 脈沖指令的輸入設(shè)定脈沖指令的輸入方法，按照正轉(zhuǎn)脈沖/反轉(zhuǎn)脈沖輸入和脈沖/方向信號(hào)輸入進(jìn)行切換。3-5off見(jiàn)圖3-3，說(shuō)明見(jiàn)表圖3-3表3-54. 在線自動(dòng)調(diào)整 在線自動(dòng)調(diào)整見(jiàn)圖3-4 。ONOFF5.動(dòng)態(tài)制動(dòng)的設(shè)定開(kāi)關(guān)3脈沖指令的模式OFF正轉(zhuǎn)脈沖/反轉(zhuǎn)脈沖：正邏輯ON脈沖/方向信號(hào)：正邏輯二 實(shí)行在線自動(dòng)調(diào)整。終止在線自動(dòng)調(diào)整。將結(jié)果保存在參數(shù)的慣性比（Pn 103），進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。動(dòng)態(tài)

20、制動(dòng)的設(shè)定見(jiàn)圖3-5，說(shuō)明見(jiàn)表3-6。ONOFF開(kāi)關(guān)2動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式OFF動(dòng)態(tài)制動(dòng)無(wú)效ON動(dòng)態(tài)制動(dòng)有效表3-6圖3-5第4章 CPM2C系列PLC簡(jiǎn)介4.1 什么是CPM2C4.1.1 CPM2C 的定義CPM2C是一種緊湊的，高速可編程序控制器(PLC)，是為需要每臺(tái)PLC有10120點(diǎn)I/O的系統(tǒng)控制操作而設(shè)計(jì)的。CPM2C在一個(gè)小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制，中斷輸入，脈沖輸出，模擬量設(shè)定和時(shí)鐘功能等。CPM2C CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立單元，能處理廣泛的機(jī) 械控制應(yīng)用，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品，完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)、其它OMRON PLC和OMR

21、ON可編程終端的通信。這些通信能力使用戶能設(shè) 計(jì)一個(gè)經(jīng)濟(jì)的分布生產(chǎn)系統(tǒng)。4.1.2 CPM2C的基本功能和特點(diǎn)基本功能見(jiàn)表4-1。表4-1CPM2C 是一臺(tái)設(shè)有20, 30, 40,或60內(nèi)裝I/O端子的PLC，有三種輸出CPU單元類型可用(繼電器輸出，漏型晶體管輸出和源型晶體管輸出)和2種電源可用(100/240 VAC 或 24VDC )。為使PLC的I/O容量提高到最大的120點(diǎn)I/O，與CPU單元連接的擴(kuò)展單元可多 達(dá)3個(gè)。有三種擴(kuò)展單元可用：20點(diǎn)I/O單元，8點(diǎn)輸入單元，和8點(diǎn)輸出單元。擴(kuò)展I/O單元將3個(gè)20點(diǎn)I/O單元與60內(nèi)裝I/O端子的CPU單元連接就得到120點(diǎn)I/O的最

22、大I/O容量。-為提供模擬量輸入和輸出可連接多達(dá) 3個(gè)模擬量I/O單元。每個(gè)單元提供2點(diǎn)模擬量輸入和1點(diǎn)模擬量輸出，所以連接3個(gè)模擬量I/O單元就能得到最大的6點(diǎn)模擬量輸入和3點(diǎn)模擬量輸出。(將模擬量I/O點(diǎn)與PID()和PWM()指令結(jié) 合就能完成時(shí)間-比例控制)。模擬量I/O單元模擬量輸入范圍可以設(shè)置為010VDC , 15VDC，或420mA ;分辨率為1/256。( 15VDC和420mA設(shè)定可以使用開(kāi)路檢測(cè)功能)。模擬量輸出范圍可以設(shè)置為010VDC , -1010VDC，或420mA ;分辨率為1/256。CPM2C的特點(diǎn):(1)豐富的指令系統(tǒng)，基本指令和應(yīng)用指令多達(dá)185條。中斷

23、功能完善，高達(dá)20kHz的高速計(jì)數(shù)器能方便地測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)的加工件。高速脈沖輸出功能更加完善。具有同步脈沖控制功能，可方便地調(diào)整輸入輸出的脈沖頻率比值。內(nèi)置時(shí)鐘功能。完善的通信功能?？煞奖愕嘏cOMRON的可編程序終端（PT）相連接，為機(jī)器操作提供一個(gè)可界面。4.2 CPM2C的操作方式CPM2C 有3種操作方式：PROGRAM，MONITOR 和RUN，見(jiàn)表 4-2。表4-2在編程方式下程序不會(huì)執(zhí)行。該方式進(jìn)行以下為程序執(zhí)行作準(zhǔn)備的操作PROGRAM 方-改寫如PLC設(shè)置內(nèi)的那些初始/操作參數(shù)。寫入，傳送和檢查程序。-用I/O位強(qiáng)制置位和強(qiáng)制復(fù)位來(lái)檢查接線。般來(lái)說(shuō),程序在MONITOR方式下執(zhí)行

24、并通過(guò)編程設(shè)備能進(jìn)行以下操作。MONITOR方式用于程序調(diào)試，檢測(cè)操作和進(jìn)行調(diào)整。MONITOR 方在線編輯 監(jiān)視操作期間的I/O存儲(chǔ)器。強(qiáng)制置位/強(qiáng)制復(fù)位，改變?cè)O(shè)置值，在操作期間改變當(dāng)前值。在RUN方式下程序以正常速度執(zhí)行。如在線編輯，I/O強(qiáng)制置位/強(qiáng)制復(fù)位,RUN方式改變?cè)O(shè)置值/當(dāng)前值等操作不能在 RUN方式下進(jìn)行，但可以進(jìn)行I/O位狀態(tài)監(jiān)視。4.3同步脈沖控制及脈沖輸出功能介紹431同步脈沖控制CPM2C的晶體管輸出型，它的高速計(jì)數(shù)器功能配合其脈沖輸出功能，可以產(chǎn)生一個(gè)頻率為輸入脈沖固定倍數(shù)的輸出脈沖。見(jiàn)圖4-1。M輸出是輸入頻率固定倍數(shù)的脈沖圖4-14.3.2 CPM2C的高速脈沖輸

25、出功能CPM2C使用01000、01001兩個(gè)輸出點(diǎn)，高速脈沖輸出功能更加完善。其脈沖輸出功 能有以下三種情況:(1)兩點(diǎn)無(wú)加速/減速的單相脈沖輸出：輸出頻率為10Hz 10KHZ，占空比50%。 兩點(diǎn)不同占空比的脈沖輸出：頻率范圍為 0.1Hz 999KHZ，占空比0 100% 。(3)帶梯形加速/減速變化的脈沖輸出，分為脈沖+方向輸出和增 /減(CW/CCW )脈 沖輸出，占空比50%。脈沖輸出模式有2種：獨(dú)立模式，在此模式下，輸出預(yù)定數(shù)目的脈沖后輸出停止；連 續(xù)模式，在此模式下輸出由指令來(lái)停止。圖4-2是帶梯形加速和減速的脈沖輸出。選擇脈沖輸出的方向控制方式脈沖+方向輸出或增/減脈沖輸出

26、選擇脈沖輸出端口編號(hào)脈沖輸出端口編號(hào)0輸出端接線脈沖輸出端口號(hào)：01000或01001PLC 設(shè)置(DM6629 )脈沖輸出端口編號(hào) 0的當(dāng)前坐標(biāo)值系統(tǒng)PULS(65):設(shè)置脈沖輸出個(gè)數(shù)ACC()：控制帶梯形加速和減速的脈沖輸出創(chuàng)建一個(gè)梯形圖程序INI(61):停止脈沖輸出和改變脈沖輸出當(dāng)前值PVPRV(62):讀出脈沖輸出當(dāng)前值 PV和狀態(tài)圖4-2帶梯形加速和加速的脈沖輸出原理圖見(jiàn)圖4-3。設(shè)置脈沖 個(gè)數(shù)的指令A(yù)CC()加速控制指令*0100001001脈沖CW方向CCW指定脈沖為相對(duì)或絕對(duì)脈沖 設(shè)置輸出的脈沖數(shù)(8位BCD碼)INI(61)停止脈沖輸出 改變脈沖輸出當(dāng)前值模式指定啟動(dòng)頻率：

27、0 Hz10 kHz 預(yù)定頻率：0Hz10Hz 加/減速的變化率：10ms頻率增加/降 開(kāi)始脈沖輸出每次掃t 3脈沖輸出的狀態(tài)初始化設(shè)置立即脈沖輸出當(dāng)前值PV P RV(62)1 SR 228 1SR 229 1高速計(jì)數(shù) 器當(dāng)前值 讀取指令讀出脈沖輸出當(dāng)前值讀出脈沖輸出的狀態(tài)PVAR 11每次掃 描過(guò)程卄圖4-34.4 脈沖輸出的方向控制方式和端口接線選擇脈沖輸出的方向控制方式脈沖輸出方向控制方式的選擇與所使用的信號(hào)類型有關(guān)，如圖4-4所示。0100001000脈沖+方向輸出01001增/減脈沖輸出01001圖4-4輸出端口接線見(jiàn)圖4-5。4.5編程相關(guān)指令佃H口WOOOr愉山蚣口 EQOhI

28、 og 1甲I平I COM I CQW f c揃 I占 p 1 口1 0 1 00晞沖tt骼 -J 柏*tit -圖4-5增減脈沖輸出見(jiàn)圖4-6。I 1OCH 巴I 1L。Iflo&*O'綸出蝴口mcffh U/7 M胴針?lè)介h啦 ttttqtnaiocni ooAfFimwaj圖4-64.5.1同步脈沖控制的相關(guān)指令與同步脈沖控制的相關(guān)指令見(jiàn)表4-3。表4-3指令控制操作()SYNC(-啟動(dòng)同步控制指定脈沖的頻率比例系數(shù)，輸出端口號(hào)和輸出脈沖改變頻率比例系數(shù)在脈沖輸出過(guò)程中改變脈沖頻率比例系數(shù)()INI(61)停止同步控制停止脈沖輸出() PRV(62)讀脈沖輸入頻率讀出脈沖輸

29、入頻率讀同步控制的狀態(tài)讀出同步控制的狀態(tài)SYNC(-)指定脈沖的脈沖輸出端口(01000 , 01001),頻率比例系數(shù)和啟動(dòng)脈沖輸出。0； 010：脈沖輸出端口 1)1000%注：當(dāng)使用指令SYNC(-指定頻率比例系數(shù)時(shí)，一定要將脈沖輸出頻率設(shè)置在10 kHz以下。INI(61)指令用來(lái)停止同步控制。端口指定（000:高速計(jì)數(shù)器）控制標(biāo)識(shí)（005:停止同步控制固定為000注：通過(guò)將PLC機(jī)轉(zhuǎn)換為PROGRAM模式來(lái)停止脈沖輸出也是可以的。PRV（62）用來(lái)讀出脈沖輸入頻率。固定為000：脈沖輸出端口 0控制標(biāo)識(shí)（000:讀高速計(jì)數(shù)器的輸入頻率）存儲(chǔ)輸入頻率當(dāng)前值PV的起始字最右邊4位數(shù)字00

30、000000 00020000 (8位 BCD 碼)PRv（62）位數(shù)來(lái)讀出同步控制的狀態(tài)。輸出端口指定（000:脈沖輸出端口 0; 010:脈沖輸出端口 1）控制標(biāo)識(shí)（001 :讀同步控制的狀態(tài)）存儲(chǔ)同步控制狀態(tài)的起始字4.5.2帶梯形加速和減速的脈沖輸出相關(guān)指令與帶梯形加速和減速的脈沖輸出（占空比固定）相關(guān)的操作指令見(jiàn)表4-4。指令控制操作() PULS(65)設(shè)置脈沖個(gè)數(shù)在獨(dú)立模式下設(shè)置將輸出的脈沖個(gè)數(shù)表4-4()ACC()設(shè)置脈沖頻率和啟動(dòng)脈沖輸出在獨(dú)立或連續(xù)模式下，設(shè)置脈沖輸出的預(yù)定頻率、啟動(dòng)頻率和加速/減速變化率，并啟動(dòng)脈沖輸出改變脈沖頻率連續(xù)模式下，在脈沖輸出過(guò)程中，根據(jù)所指定加

31、速/減速變化率，執(zhí)行加速/減速操作來(lái)改變脈沖頻率停止脈沖輸出根據(jù)所指定加速/減速變化率，減小脈沖輸出頻率直到停止()INI(61)停止脈沖輸出（減速停止）停止脈沖輸出改變脈沖輸出當(dāng)前值PV改變脈沖輸出當(dāng)前值PV從表4-5可以看出哪些操作指令在帶梯形加速和減速的脈沖輸出進(jìn)行時(shí)可以執(zhí)行。表4-5P ULS(65)SP ED(64)INI(61)ACC()連續(xù)模式不能不能能不能獨(dú)立模式不能不能能能固定為000:脈沖輸出端口 0PULS（65）指令用來(lái)指定在獨(dú)立模式下要輸出的脈沖個(gè)數(shù)。設(shè)置脈沖個(gè)數(shù)的起始字脈沖輸出的類型（000 :相對(duì)脈沖；001 :絕對(duì)脈沖）曰卄、十，/亠拓宀脈沖個(gè)數(shù)（最右邊，最左邊

32、位數(shù)字）取右邊4位數(shù)字存儲(chǔ)設(shè)置的脈沖個(gè)數(shù)的寄存器。存儲(chǔ)范圍為 96,777,215 16,777,215ON來(lái)表示。最左邊4位數(shù)字負(fù)數(shù)可通過(guò)置最左邊的負(fù)數(shù)標(biāo)志位為注：000:相對(duì)脈沖001:絕對(duì)脈沖即：絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)的脈沖輸出當(dāng)前值與移動(dòng)的脈沖數(shù)目之和當(dāng)脈沖輸出當(dāng)前值的坐標(biāo)系統(tǒng)在PLC設(shè)置中設(shè)置為一絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，只能通過(guò)PULS（65）指令來(lái)指定脈沖輸出的類型為絕對(duì)脈沖。ACC（-旨令用來(lái)設(shè)置脈沖的頻率，加速/減速變化率和在離散模式下啟動(dòng)脈沖輸出。002 :脈沖+方向輸出，獨(dú)立模式加速/減速變化率（#0001#1000 BCD碼表示：10 Hz10 kHz）目標(biāo)頻率（#0001#1000 BC

33、D碼表示：10 Hz10 kHz ）開(kāi)始頻率（#0001#1000 BCD碼表示：10 Hz10 kHz）注：脈沖的加速/減速變化率就是每10ms脈沖的頻率增加或減少的數(shù)值。ACC（-甘旨令用來(lái)設(shè)置脈沖的頻率，加速/減速變化率和在連續(xù)模式下啟動(dòng)脈沖輸出和改變脈沖頻率。脈沖輸出模式標(biāo)識(shí)設(shè)置表的起始字固定為000:脈沖輸出端口 0輸出模式指定脈沖的輸出模式010：增/減脈沖輸出，011 :增/減脈沖輸出，012：脈沖+方向輸出,013：脈沖+方向輸出,CW，連續(xù)模式CCW，連續(xù)模式CW，連續(xù)模式CCW，連續(xù)模式加速/減速變化率（#0001#1000 BCD碼表示：10 Hz10 kHz）目標(biāo)頻率（

34、#0001#1000 BCD碼表示：10 Hz10 kHz ）開(kāi)始頻率（#0001#1000 BCD碼表示：10 Hz10 kHz ）注：脈沖的加速/減速變化率就是每10ms脈沖的頻率增加或減少的數(shù)值。INI（61）指令用來(lái)改變脈沖輸出當(dāng)前值PV。固定為000：脈沖輸出端口 0控制標(biāo)識(shí)（004:改變脈沖輸出當(dāng)前值 PV）PV值變化數(shù)據(jù)的起始字最右邊4位數(shù)字改變PV值（最右邊位，最左邊位數(shù)字） 耳、亠、，宀存放將被改變的PV值。最左邊4位數(shù)字 存儲(chǔ)范圍為96,777,21516,777,215負(fù)數(shù)可通過(guò)置最左邊的負(fù)數(shù)標(biāo)志位為ON狀態(tài)來(lái)表示。注：脈沖輸出的當(dāng)前值 PV只有當(dāng)脈沖輸出停止時(shí)才可以改變

35、。INI（61）指令用來(lái)停止脈沖輸出。固定為000：脈沖輸出端口 0控制標(biāo)識(shí)（003 :停止脈沖輸出）固定為000ACC（-旨令用來(lái)減速停止脈沖輸出。固定為000:輸出端口指定模式標(biāo)識(shí)設(shè)置表的起始字T+2加速/減速變化率（#0001#1000 BCD碼表示：10 Hz10 kHz）目標(biāo)頻率（#0001#1000 BCD碼表示:10 Hz 10 kHz)開(kāi)始頻率（#0001#1000 BCD碼表示:10 Hz 10 kHz)第 5章 CPM2C 控制 R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器5.1 編程實(shí)例1獨(dú)立模式下的梯形加減速本實(shí)例中要求當(dāng)執(zhí)行條件位（00005）置于ON狀態(tài)時(shí)，有1000個(gè)脈沖從輸出端

36、口 01000 （脈沖輸出端口 0）輸出，其脈沖頻率變化如圖5-1所示的梯形加/減速變化方式, 用獨(dú)立脈沖方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。lOOOCRj解題思路可見(jiàn)圖n加A st連豐花¥ lOHz10 E5-2。圖5-14詢惻執(zhí)ft尸uLSf網(wǎng)ft會(huì)_frLi *ttQO書韻進(jìn)庁巾；廠謂出伏態(tài)： 設(shè)定ar叩ne_r圖5-2根據(jù)圖5-2所示流程可編程序如下。CPM2C控制R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器接線圖見(jiàn)附錄2。00005ON狀態(tài)100000000001005000205.2 編程實(shí)例2正反轉(zhuǎn)和加減速的結(jié)合控制在這個(gè)例子中，要求實(shí)現(xiàn)如圖5-3對(duì)正反轉(zhuǎn)和加減速的結(jié)合控制，執(zhí)行條件：00005，方向指定器:

37、00006 。in Hz iDms執(zhí)行銖件 （0005I 右白走a fDOOOOi圖5-3題目分析及解答:當(dāng)執(zhí)行條件位（00005）置于ON狀態(tài)時(shí)，頻率為100Hz的沖動(dòng)脈沖從脈沖輸出端口01000 （CW方向）或脈沖輸出端口 01001 （CCW方向）輸出。當(dāng)執(zhí)行條件位（00005）置 于OFF狀態(tài)時(shí)，脈沖輸出停止。通過(guò)改變方向指定位 （00006）的方法可以實(shí)現(xiàn)輸出端口01000 （CW方向）與輸出端口 01001 （CCW方向）之間的切換。CPM2C 控制 R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器接線圖見(jiàn)附錄2 0依據(jù)上述，可編程序如下。DM 0000DM 0001DM 0002DM0010DM00

38、11T20003END(01)5.3 編程實(shí)例3同步脈沖控制的實(shí)現(xiàn)在這個(gè)例子中，要求當(dāng)執(zhí)行條件位（00005）變?yōu)镺N狀態(tài)時(shí)，同步脈沖控制啟動(dòng)并將與通過(guò)高速計(jì)數(shù)器輸入的脈沖相應(yīng)的輸出脈沖從輸出端01000 （脈沖輸出端口 0）輸出。此 時(shí)，脈沖的頻率比例系數(shù)可以通過(guò)模擬控制量 0來(lái)改變。當(dāng)執(zhí)行條件位（00005）變?yōu)镺FF狀 態(tài)時(shí)，同步脈沖控制停止。題目分析及解答:編程思路可見(jiàn)圖5-4。根據(jù)4.5.1中講到的同步脈沖的相關(guān)指令，編程如下（CPM2C控 制R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器接線圖見(jiàn)附錄2）。博戰(zhàn)嘉Eh »沖rtiUlFiiH亍中圖5-4000052000000200010DM

39、0000DM0001DIFU(14) 20000SYNC000000INI000005000DM0000停止同步脈沖控制END(01)檢測(cè)執(zhí)行條件標(biāo)志是否有從OFF狀態(tài)到ON狀態(tài)的變化執(zhí)行同步脈沖控制高速計(jì)數(shù)器脈沖輸出端口 0存放頻率系數(shù)的起始字交流伺服系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)用性很強(qiáng)。從本設(shè)計(jì)目的出發(fā)，我只是從實(shí)驗(yàn)的角度完成了一個(gè)基本功能實(shí)現(xiàn)演示系統(tǒng)，即采用CMP2C可編程控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)系列基本功能的控制，例如：加減速、正反轉(zhuǎn)和同步脈沖控制等。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收益頗豐。首先對(duì)PLC和伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及工作原理有了比 較深刻的理解，而且對(duì)它們之間的聯(lián)系也做

40、了比較深刻的思索。從接到題目，我就著手閱 讀大量的相關(guān)學(xué)習(xí)資料，充分利用和鞏固了以前所學(xué)和未學(xué)的各種知識(shí)和相關(guān)理論。其次 通過(guò)本設(shè)計(jì)，提高了自己的硬件連接和調(diào)試能力，學(xué)會(huì)了歐姆龍的編程軟件，同時(shí)也積累 了一些經(jīng)驗(yàn)。還有就是在本次設(shè)計(jì)中也發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題，在此提出來(lái)，對(duì)自己來(lái)說(shuō)是個(gè)總結(jié)，也希望對(duì)以后做類似設(shè)計(jì)的同學(xué)能有所幫助。一是：不管是獨(dú)立或連續(xù)模式，INI(65)指令只能 當(dāng)脈沖輸出停止后才能執(zhí)行。在脈沖輸出過(guò)程中，脈沖輸出當(dāng)前值不能被改變。如果要改 變當(dāng)前值，首先要停止脈沖輸出。二是： ACC ()指令只能用來(lái)改變脈沖頻率和停止脈 沖輸出。而且，在加速或減速過(guò)程中，指令A(yù)CC ()不能被接收。二是在最后設(shè)