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基于PLC的四轴运动控制

2019-07-01刘盛 张长永 梁为育 赵山

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本文根据对控制任务及控制对象的分析,介绍了利用国产信捷XDM系列运动控制型PLC对4个伺服电动缸进行控制的方法,该方法简单易行,编程容易,可靠性高。

1、控制任务

试验诊断平台的控制系统设计要求如下:

(1)根据现场装调人员指示,操作人员发出伺服电动缸动作指令,4个伺服电动缸在总行程范围内单独动作,在行程极限位置可靠停止;

(2)控制箱应具备每个电动缸的行程显示、动作指示功能,且要求操作简单,便于搬动。

2、控制对象分析

试验诊断平台如图1所示。

试验诊断平台

上位机操作系统所要控制的是乐星迈克彼恩L7S系列的标准I/O型伺服驱动器,该驱动器可根据与上位控制器的连接方式,以力矩、速度、位置模式进行运行,并可根据参数及I/O输入接点信号,切换运行模式。在完成位置控制功能的条件下,其模式选择对上位控制器的功能要求有较大区别。其中,力矩模式对上位控制器要求最高,需完成位置环与速度环控制。而位置模式对上位控制器要求最低,但同样不会影响定位精度,其精度取决于伺服电机编码器反馈精度及电动缸机械精度。因此,考虑简化上位机功能,使用伺服驱动器与电动缸APM交流伺服电机构成快速、准确定位的全数字位置伺服系统。

3、控制系统方案设计

根据对控制任务以及被控对象的分析,控制系统应提供一个友好的人机界面,能完成对4个伺服电动缸的半闭环位置控制,操作模式具有JOG连续运转,JOG步进点动与电子手轮方式,伺服电机启动/停止可S形加减速,电机使能与刹车控制等功能。

由于使用的是交流伺服位置控制系统驱动,根据L7S系列标准I/O型伺服驱动器端子输入位置运转模式接线,上位控制系统需带PTO(脉冲串输出)的可编程开发运动控制器、运动控制卡或PLC以及能与控制器或控制卡通信连接操作的上位人机界面HMI触摸屏。

3.1  基于四轴运动控制型PLC构成的控制系统

整个控制系统包括电源、信捷TH765系列HMI触摸操作显示屏、信捷XDM-32T-C四轴运动控制型PLC、电子手轮、L7S系列标准I/O型伺服驱动器等。HMI触摸操作显示屏、运动控制型PLC及L7S伺服驱动器通过串行通信网络MODBUS-RTU协议构成监控系统。其系统结构如图2所示。

基于四轴运动控制型PLC构成的控制系统结构图

3.2  人机界面设计

信捷TH765系列HMI触摸操作显示屏通过TouchWin编辑软件可快速组态人机界面,实现多个界面,如图3所示,包括操作与位置显示界面、伺服驱动器状态界面、报警与历史记录界面等。

人机界面设计

4、应用

采用AP斜面操作台集成控制系统,操作平台如图4所示,主要分为HMI触摸操作显示屏和电子手轮两部分。电子手轮左侧为轴选择旋钮,分为五档——OFF、X1、Y1、X2、Y2;电子手轮右侧为倍率选择旋钮,分为三档——X1、X10、X100。置于OFF档时,手摇金属码盘无效;置于相应轴时,电子手轮手摇金属码盘可顺时针和逆时针操作,对应轴前进和后退。

操作平台

5、结语

本文所介绍的国产信捷XDM系列运动控制型PLC,集运动控制功能与普通PLC功能于一体,最多可支持10轴脉冲输出,可实现两轴联动,既支持普通运动控制指令,如圆弧、直线插补等,又支持平面转换指令,可进行X-Y、Y-Z、X-Z等的两轴联动转换,简单易行,可靠性高,对实现多轴运动控制具有一定参考价值。

责任编辑:杨培
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