plc控制步進(jìn)電機(jī)特點及技術(shù)應(yīng)用范圍
plc控制步進(jìn)電機(jī)特點及技術(shù)應(yīng)用范圍
可編程控制器plc控制步進(jìn)電機(jī)的意義
可編程控制器(簡稱PLC)以其通用性強(qiáng)、可靠性高、指令系統(tǒng)簡單、編程簡便易學(xué)、易于掌握、體積小、維修工作少、現(xiàn)場接口安裝方便等一系列優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動控制中。特別是在組合機(jī)床自動生產(chǎn)線的控制及CNC機(jī)床的S、T、M功能控制更顯示出其卓越的性能。PLC控制的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)應(yīng)用于組合機(jī)床自動生產(chǎn)線上的數(shù)控滑臺控制,可省去該單元的數(shù)控系統(tǒng)使該單元的控制系統(tǒng)成本降低70~90%,甚至只占用自動線控制單元PLC的3~5個I/O接口及<1KB的內(nèi)存。特別是大型自動線中可以使控制系統(tǒng)的成本顯著下降。
一般組合機(jī)床自動線中的數(shù)控滑臺采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)。采用PLC控制的數(shù)控滑臺由可編程控制器、環(huán)行脈沖分配器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)和伺服傳動機(jī)構(gòu)等部分組成,伺服傳動機(jī)構(gòu)中的齒輪Z1、Z2應(yīng)該采取消隙措施,避免產(chǎn)生反向死區(qū)或使加工精度下降;而絲杠傳動副則應(yīng)該根據(jù)該單元的加工精度要求,確定是否選用滾珠絲杠副。采用滾珠絲杠副,具有傳動效率高、系統(tǒng)剛度好、傳動精度高、使用壽命長的優(yōu)點,但成本較高且不能自鎖。
步進(jìn)電機(jī)介紹
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的??梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。
步進(jìn)電機(jī)的分類
(1)永磁式步進(jìn)電機(jī)
永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相,轉(zhuǎn)矩和體積較小,步進(jìn)角一般為7.5度或15度。
(2)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)
反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相,可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,步進(jìn)角一般為1.5度,但聲和振動都很大。
(3)混合式步進(jìn)電機(jī)
混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相。兩相步進(jìn)角一般分為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。
可編程控制器PLC的主要特點
(1) 可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)。
由于采用大規(guī)模集成電路和微處理器,使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少,并且在硬件的設(shè)計和制造的過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施,使它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境,具有很高的可靠性。
(2) 編程簡單,使用方便。
目前大多數(shù)PLC均采用梯形圖編程語言,沿用了繼電接觸控制的一些圖形符號,直觀清晰,易于掌握。
(3) 通用性好,具有在線修改能力。
PLC硬件采用模塊化結(jié)構(gòu),可以靈活地組態(tài)以適應(yīng)不同的控制對象,控制規(guī)模和控制功能的要求。且可通過修改軟件,來實現(xiàn)在線修改的能力,因此其功能易于擴(kuò)展,具有廣泛的工業(yè)通用性。
(4) 縮短設(shè)計、施工、投產(chǎn)的周期,維護(hù)容量。
目前PLC產(chǎn)品朝著系列化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展,只需根據(jù)控制系統(tǒng)的要求,選用相應(yīng)的模塊進(jìn)行組合設(shè)計,同時用軟件編程代替了繼電控制的硬連線,大大減輕了接線工作,同時PLC還具有故障檢測和顯示功能,使故障處理時間縮短。
(5) 體積小,易于實現(xiàn)機(jī)電一體化。
PLC體積小,重量輕,便十安裝。的結(jié)構(gòu)緊湊,它與被控制對象的硬件連接方式簡單、接線少,便于維護(hù)。
PLC技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用
隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,可編程序控制器有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制、順序控制的范圍。繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。隨著電動機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機(jī)的不斷小型化,要求與之配套的電動機(jī)也必須越來越小。對電動機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器,減速齒輪等和電動機(jī)本體綜合設(shè)計在一起,這樣使其能方便地組成一個閉環(huán)系統(tǒng),因而具有更加優(yōu)越的控制性。向五相和三相電動機(jī)方向發(fā)展,目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動機(jī),其振動和噪聲較大,而五相和三相電動機(jī)具有優(yōu)勢性。而就這兩種電動機(jī)而言,五相電動機(jī)的驅(qū)動電路比三相電動機(jī)復(fù)雜,因此三相電動機(jī)系統(tǒng)的性能價格比要比五相電動機(jī)更好一些。
目前利用可編程序控制器(即PLC技術(shù))可以方便地實現(xiàn)對電機(jī)速度和位置的控制,方便地進(jìn)行各種步進(jìn)電機(jī)的操作,完成各種復(fù)雜的工作,它代表了先進(jìn)的工業(yè)自動化革命,加速了機(jī)電一體化的實現(xiàn)。
用PLC對步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力,利用其高速脈沖輸出功能或運動控制功能,現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件,每當(dāng)對其施加一個電脈沖時,其輸出軸便轉(zhuǎn)過一個固定的角度。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖個數(shù)成正比,其轉(zhuǎn)速與單位時間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比,其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電的相序,便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。PLC直接控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)由PLC和步進(jìn)電機(jī)組成,PLC具有實時刷新技術(shù),輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲或更高,使得脈沖分配能有很高的分配速度,充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力,提高整個系統(tǒng)的快速性。并且,PLC有采用大功率晶體管的輸出端口,能夠滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)10V級脈沖電壓、1A級脈沖電流的驅(qū)動要求。
隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增,在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。計算機(jī)通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī),更好地挖掘出電動機(jī)的潛力。因此,用計算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢,也符合數(shù)字化的時代趨勢。
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