PDF《基于三菱PLC的伺服电机控制设计》

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71 SERVO & MOTION CONTROL 2016・04 NO.71 伺服系统 基于三菱PLC的伺服电机控制设计 Servo Motor Control Design Based On Mitsubishi Plc

1 前言 20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电 子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流 伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂 商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器 系列产品并不断完善和更新.交流伺服系统已成 为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来 的直流伺服面临被淘汰的危机.90年代以后,世 界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数 字控制的正弦波电动机伺服驱动.交流伺服驱动 装置在传动领域的发展日新月异. 交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分 相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置 互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接 在交流电压Uf上;

另一个是控制绕组L,联接控制 信号电压Uc.所以交流伺服电动机又称两个伺服 电动机.伺服电机又称执行电机,它是控制电机 的一种.它是一种用电脉冲信号进行控制的,并 将脉冲信号转变成相应的角位移或直线位移和角 速度的执行元件.根据控制对象的不同,由伺服 电机组成的伺服系统一般有三种基本控制方式, 即位置控制、速度控制、力矩控制.本系统本文 采用位置控制. 20世纪末期,可编程控制器的发展特点是 更加适应于现代工业的需要.这个时期发展了大 型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单 元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应 用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容 易.PLC在自动化控制领域中,应用十分广泛.尤 文章编号:160404 摘要:本文中通过对三菱系列的PLC和伺服控制器进行研究,设计了以三 菱公司的FX3U系列PLC作为中央控制单元,GT1155- QFBD-C作为操作 执行元件直接控制三菱伺服电机.采用Proface触摸屏作为人机界面,可与PLC实时交互数据,并对控制程序和触摸屏画面进行了设计.通过触摸 屏进行调节控制,使操作简单,也减少了在运行过程中的故障查找环节, 大大提高了工作效率. 上海环保研发科技有限公司 柳依然 其是近几年PLC在处理速度,指令及容量、单轴控 制方面得到飞速的发展,使得PLC在控制伺服电机 方面也变得简单易行. 2元件的选型 2.1 PLC选型 因为伺服电机的位移量与输入脉冲个数成正 比,伺服电机的转速与脉冲频率成正比,所以本 文需要对电机的脉冲个数和脉冲频率进行精确控 制.且由于伺服电机具有无累计误差、跟踪性能 好的优点,伺服电机的控制主要采用开环数字控 制系统,通常在使用时要搭配伺服驱动器进行控 制,而伺服电机驱动器采用了大规模集成电路, 具有高抗干扰性及快速的响应性.在使用伺服驱 动器时,往往需要较高频率的脉冲,所以就要 求所使用的PLC能产生高频率脉冲.三菱公司的 FX3U晶体管输出的PLC可以进行6点同时100 kHz 高速计数及3轴独立100 kHz的定位功能,并且可 以通过基本指令0.065 μs、PCMIX值实现了以4.5 倍的高速度,完全满足了本文控制伺服电机的要 求,所以本文选用FX3U-48MT-ES-A型PLC作为 主控制单元. 2.2伺服电机的选型 在选择伺服电机和驱动器时,只需要知道 电机驱动负载的转距要求及安装方式即可,本文 选择额定转距为2.4 N・m,额定转速为3