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基于PLC的梳棉機步進電機控制系統(tǒng)

作者: 時間:2011-11-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  1 引言

  隨著紡機裝備技術(shù)進步,步進與伺服電機運動的應(yīng)用越來越廣泛,其功能多樣性和產(chǎn)品可靠性日臻完善,正在逐步取代原來的普通電機。而且隨著可編程控制器技術(shù)的日益成熟,將二者完整地結(jié)合起來,完成對各種復(fù)雜運動的自動控制,實行機電一體化,正在成為一種趨勢。是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件。的輸出位移量與輸入脈沖個數(shù)成正比,

  其速度與單位時間內(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、頻率及電機繞組通電的相序, 便可控制步進電機的輸出位移量、速度和方向。步進電機具有較好的控制性能, 其啟動、停車、反轉(zhuǎn)及其它任何運行方式的改變都可在少數(shù)脈沖內(nèi)完成, 且可獲得較高的控制精度, 因而得到了廣泛的應(yīng)用。

  2 步進電機脈沖分配器

 在可編程控制器plc的應(yīng)用中,步進電機是常見的被控制對象。步進電機是一種數(shù)字控制元件,直接接收脈沖信號,它旋轉(zhuǎn)的角度和轉(zhuǎn)速分別與輸入的脈沖數(shù)和頻率成正比,因此只要控制輸入到其線圈繞組中的脈沖數(shù)和脈沖頻率就可控制步進電機的轉(zhuǎn)動角度和轉(zhuǎn)速,但是輸入的脈沖還需要經(jīng)過脈沖分配器分配給步進電機的各個繞組。用plc控制步進電機,脈沖分配器的設(shè)計是一個很重要和非常靈活的問題,它可以用硬件組成,也可以用軟件組成,本文以松下fp0-c16t plc為例,討論幾種實現(xiàn)步進電機脈沖分配器的方法。

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圖1 控制原理接線圖

  用硬件實現(xiàn)步進電機脈沖分配器控制原理接線圖如圖1所示。由于脈沖分配器是由硬件實現(xiàn),fp0-c16t只需提供一串脈沖,而fp0系列的plc具有脈沖輸出功能和高速計數(shù)器(hsc)功能,因此利用此功能進行控制步進電機非常方便。

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圖2 控制梯形圖

  fp0系列各型號的plc的輸出端y0或y1都具有脈沖輸出功能,其輸出脈沖的最大頻率為10khz。具體輸出脈沖頻率可以用軟件編程,y0或y1輸出的脈沖經(jīng)脈沖分配器把脈沖分配給步進電機的各相繞組,同時y0或y1接至pulse的輸入接點;當達到頂定值時發(fā)生中斷,使y0或y1的脈沖頻率切換至下一參數(shù)。y2或y3是方向控制信號。vcc值為5v時,r短路;vcc值為12v時,r=1kq(≥1/8w);vcc值為24v時,r=2kq(≥1/8w)。圖2是實現(xiàn)這一控制的梯形圖。dt100~dt106是存放輸出脈沖頻率和個數(shù)的通用寄存器,梯形圖中所給參數(shù)是輸出脈沖初始頻率為500hz,最高頻率為5000hz,脈沖個數(shù)為10000。



  3 軟件步進電機脈沖分配器設(shè)計

  3.1 電原理設(shè)計

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圖3 硬件接線圖

  圖3是用軟件實現(xiàn)步進電機脈沖分配器plc與步進電機的硬件接線圖。步進電機以最常見的三相六拍通電方式工作。k0、k1、k2分別是正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止控制開關(guān),分別接在plc的輸入繼電器x0、xl和x2上;plc的輸出繼電器y0、y1和y2分別接步進電機的三相繞組a、b、c。軟件實現(xiàn)脈沖分配的方法很多,這里討論三種實現(xiàn)方案。

  3.2 軟件實現(xiàn)方案之一

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圖4 軟件方案1梯形圖

  梯形圖如圖4所示。步進電機是以相六拍通電方式工作,即三相繞組的通電順序是:

  正轉(zhuǎn):a-ab-b-bc-c-ca 反轉(zhuǎn):a-ac-c-cb-b-ba
 
  該方案中,時鐘可以用plc中的定時器設(shè)計一個時鐘發(fā)生器,也可以使用plc中的內(nèi)部0.01s、0.02s、0.1s、0.2s、1s、2s時鐘,它們分別由plc中的特殊內(nèi)部繼電器r9018、r9019、r901a、r901b、r901c、r901d產(chǎn)生,為了方便、在此使用plc中的特殊內(nèi)部繼電器r901a 0.1s脈沖繼電器作為控制時鐘。繼電器r0和r1分別在正反轉(zhuǎn)接通;16位移位寄存器(繼電器)wr1產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)的六個節(jié)拍,用移位寄存器的各觸點r10~r15與r0、r1進行組合,使輸出繼電器y0、y1、y2按上述正反轉(zhuǎn)的順序通電。

 3.3 軟件實現(xiàn)方案之二

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圖5 軟件方案2梯形圖

  梯形圖如圖5所示。該方案中,開關(guān)x0、x1作為正反轉(zhuǎn)啟動控制,k2作為停止。時鐘仍然使用plc中的特殊內(nèi)部繼電器901a 0.1s脈沖繼電器作為控制時鐘。使用一個16位移位寄存器(繼電器)wr1,產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)所需的六個節(jié)拍,用位移位寄存器(繼電器)的觸點r10-15和正反轉(zhuǎn)控制繼電器r0-r1的觸點進行組合,并利用plc中的高級數(shù)據(jù)傳輸指令.把所需的控制字(見附表)直接輸出到plc的輸出端,使輸出繼電器y0、y1、y2按上述正反轉(zhuǎn)的順序通電。



 3.4 軟件實現(xiàn)方之三

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圖6 軟件方案3梯形圖

  梯形圖如圖6所示??刂崎_關(guān)的作用和時鐘仍然如方案二所述。在該方案中,利用r9013運行初期0n脈沖繼電器,開機時把輸出控制字送到plc的通用數(shù)據(jù)寄存器dt0~dt7中,根據(jù)正反轉(zhuǎn)控制要求把plc中的檢索寄存器ix(置初值(正轉(zhuǎn)置0或反轉(zhuǎn)置5)作為輸出控制字的初始指針;利用[f0 mv ,ixdt0,
wy0]指令,把所需的控制字直接輸出到plc的輸出端,之后修改ix的值,使輸出繼電器y0、y1、y2按上述正反轉(zhuǎn)的順序通電。r900b是比較相等標志。

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