用PLC和變頻器實現(xiàn)機械傳動裝置的多點定位及其往返運動

1、用PLC和變頻器實現(xiàn)機械傳動裝置的多點定位及其往返運動    1  引言          在很多往返式傳動控制系統(tǒng)中，涉及到多點定位。在不同的定位點啟動不同的機械動作。如圖1所示的龍門刨床的機械傳動示意圖。     如圖1所示，傳動系統(tǒng)從原點啟動，中速行駛到1000mm，開始高速行駛，高速行駛到3000mm，開始低速爬行，低速爬行到終點（3200mm）停車。停頓2s。反向高速行駛，高速行駛到距原點200m

2、m處開始低速爬行。到達(dá)原點停車，停頓2s后重新開始往返。在原點和終點的低速爬行的目的是為了避免系統(tǒng)慣性帶來的定點誤差，做到原點和終點的精確定位停車。                                   圖1   &

3、#160;龍門刨床的傳動示意圖    2  系統(tǒng)組成     速度的調(diào)節(jié)采用變頻器，定位控制采用光電編碼器和PLC高速計數(shù)器精確定位。如圖（2）所示變頻器和PLC接線圖。                            &#

4、160;       圖2（a）PLC接線圖                                  圖2（b）    變頻器接線圖 

5、60;  變頻器的正反轉(zhuǎn)由繼電器KA1、KA2兩個觸點控制（對應(yīng)PLC輸出點Q0.0、Q0.1），速度的切換由繼電器KA3、KA4觸點完成（對應(yīng) PLC輸出點Q0 .2、Q0.3）。變頻器故障報警輸出觸點（30A、30C觸點）用于立即停止高速計數(shù)器運行，并由指示燈HR指示（對應(yīng)PLC輸出點 Q0.6）。     變頻器具有多段速度設(shè)定功能，當(dāng)KA3、KA4兩個觸點都斷開時，高速行駛（第一速度）;KA3閉合，KA4斷開時，中速行駛（第二速度）;KA3斷開，KA4閉合時，低速行駛（第三速度）;KA3、KA4都閉合時，手動調(diào)節(jié)行駛

6、（第四速度）。     旋鈕SF1（I0.1）用于手動/自動切換，并用指示燈HG1（Q0.4）表示自動狀態(tài)。手動時，能夠通過按鈕SA1（電機正轉(zhuǎn)）和SA2（電機反轉(zhuǎn)）手動調(diào)節(jié)傳動系統(tǒng)的位置。     按鈕SA（I0.2）用于傳動系統(tǒng)在自動狀態(tài)下的啟動/停止控制。采用"一鍵開關(guān)機"方式實現(xiàn)啟動/停止控制，用指示燈HG2（Q0.5）表示啟動狀態(tài)。     行程開關(guān)SQ（I0.5）用于自動啟動時，確定傳動系統(tǒng)在原點位置，自動停止時，傳動系統(tǒng)必須返回原點。行程開關(guān)

7、SQ1（I0.6）、SQ2（I0.7）用于傳動系統(tǒng)的兩端限位，確保傳動系統(tǒng)不能脫離設(shè)備。            3  PLC程序流程圖     自動運行程序:SBR_1，如圖3所示。                     

8、60;    圖3    自動運行程序     中斷處理程序:INT_0，如圖4所示。              4  關(guān)鍵技術(shù)          （1） 高速計數(shù)器中斷和預(yù)置值的多次更改實現(xiàn)多點定位實現(xiàn)多點定

9、位控制的關(guān)鍵包括兩點，第一點是設(shè)置高速計數(shù)器中斷事件12（計數(shù)器當(dāng)前值=計數(shù)器預(yù)置值），另一點就是在中斷處理程序中更改高速計數(shù)器預(yù)置值。     定位控制需要確定定位點與原點的距離，以此確定定位點。     測量設(shè)備運行距離，需要將單位距離（mm）轉(zhuǎn)換成脈沖量，通過光電編碼器和PLC高速計數(shù)器記錄脈沖量的變化。     光電編碼器的機械軸和電動機同軸。傳動比=10，用于驅(qū)動設(shè)備的傳動棍直徑=100mm，光電編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)=600個。可以計算出每毫米距離的脈沖數(shù)為: 

10、0;   每毫米距離的脈沖數(shù)     =600÷（10×100×3.14）0.19108脈沖/mm     定點位和預(yù)置值比較，必須采用高速計數(shù)器中斷方式，而不能采用一般的比較指令。因為一般的比較指令無法捕捉高速變化的事件。      所以，必須通過ATCH和ENI指令將高速計數(shù)器中斷事件號12（計數(shù)器當(dāng)前值=計數(shù)器預(yù)置值）與中斷處理程序INT_0連接。在中斷處理程序INT_0中，到達(dá)預(yù)置值時，重新裝載下一

11、次的預(yù)置值，并執(zhí)行工藝要求的繼電器輸出，處理變頻器的運行速度。     在自動子程序SBR_1中，將高速計數(shù)器HC0設(shè)置為單相計數(shù)輸入，取消外部控制功能。在原點和終點通過更改計數(shù)方向，便于中斷處理程序INT_0判斷變頻器的運行方向。     （2） 在中斷處理程序INT_0中不能使用等于比較指令     由于在一個中斷處理程序INT_0中判斷處理多個預(yù)置值。需要比較指令和計數(shù)方向來判斷目前高速計數(shù)器計數(shù)當(dāng)前值在哪個階段，根據(jù)判斷來決定執(zhí)行那一段指令。但是，判斷不能使

12、用等于比較指令，應(yīng)該使用大于或小于指令判斷。     盡管中斷事件（計數(shù)器當(dāng)前值=計數(shù)器預(yù)置值）發(fā)生時，PLC立即中斷當(dāng)前主程序、子程序，執(zhí)行中斷處理程序INT_0中的指令。但是，在中斷處理程序 INT_0中，PLC仍然是按照逐條逐行的掃描機制執(zhí)行。而高速變化的計數(shù)值不可能和中斷處理程序執(zhí)行同步，如果采用等于比較指令，PLC在執(zhí)行中斷處理程序時，可能會錯過等于值，使PLC在中斷處理程序中無法判斷設(shè)備運行到哪個階段。     （3） 在自動運行時，高速計數(shù)器的初始值寄存器寫入必須禁止由于多點定位需要多次裝載

13、預(yù)置值，寫入預(yù)置值必須執(zhí)行HSC指令。     執(zhí)行HSC寫入指令，不單單是寫入預(yù)置值，如果在控制字節(jié)中不加以限制，初始值寄存器SMD38中的值同樣寫入。而SMD38=0，這樣，就會使高速計數(shù)器計數(shù)當(dāng)前值置0。因此，在自動運行時，必須設(shè)置控制字節(jié)SMB37的第七位SM37.6為0，在裝載預(yù)置值時，禁止寫入初始值。     但是，在高速計數(shù)器初始設(shè)置和返回原點重新開始運行時，又必須寫入初始值，使初始值置0，避免機械原因帶來的誤差。因此，控制字節(jié)必須多次修改。遵循的原則是:允許寫入初始值、執(zhí)行HSC指令后，必須馬上修改

14、控制字節(jié)，禁止初始值寫入，并再次執(zhí)行HSC指令，中間不能有其它指令存在。因為，PLC是逐條逐行執(zhí)行指令，中間沒有其它指令，就不會產(chǎn)生不必要的影響。     （4） 多點定位的輸出線圈盡量采用立即指令     采用高速計數(shù)器進行多點定位，主要為了精確定位。定位精度既決定于高速計數(shù)器的測量，同時也決定于執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行快速性 。     如果采用普通輸出指令，在一個掃描周期的程序執(zhí)行階段，改變的僅僅是輸出映像存儲器，PLC的輸出點不會立即刷新，只有在程序執(zhí)行完畢

15、后，PLC的輸出映像存儲器才能對輸出點刷新，執(zhí)行輸出。     為了增加定位精度，盡量采用立即輸出指令。立即輸出指令不受PLC掃描周期階段的限制，在改變輸出映像存儲器的同時，立即刷新PLC輸出點。     （5） 自動/手動程序采用For-Next循環(huán)指令和子程序指令實現(xiàn)     因為具有自動/手動功能。自動/手動程序采用For-Next指令和子程序指令。自動程序和手動程序?qū)嶋H上就是兩個循環(huán)指令的循環(huán)體。而循環(huán)指令僅執(zhí)行一次循環(huán)掃描刷新。     手動子程序SBR_0和自動子程序SBR_1用于整個程序的分段，便于程序的理解，增加程序的可讀性。     For-Next循環(huán)指令的作用是使輸出線圈能夠重復(fù)使用，簡化程序。因為，兩個循環(huán)指令的執(zhí)行由旋鈕SF（I0.1）控制，不可能同時執(zhí)行，循環(huán)體內(nèi)的程序不能同時掃描刷新。這樣，就可以使輸出線圈重復(fù)使用，沒必要采用中間變量的轉(zhuǎn)換，大大簡化了程序的編制。     單單采用子程序或跳轉(zhuǎn)指令也可以實現(xiàn)輸出線圈的重復(fù)使用，但是，在子程序的切換和跳轉(zhuǎn)指令的布置上非常