步進(jìn)電機(jī)的PLC直接控制
步進(jìn)電機(jī)的可編程控制器直接控制,可使組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的成本顯著下降。文章介紹了用PLC控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)控滑臺(tái)方法,伺服控制、驅(qū)動(dòng)及接口以及步進(jìn)電機(jī)PLC控制的軟件邏輯。 1 概述 在組合機(jī)床自動(dòng)線中,一般根據(jù)不同的加工精度要求設(shè)置三種滑臺(tái)(1)液壓滑臺(tái),用于切削量大,加工精度要求較低的粗加工工序中;(2)機(jī)械滑臺(tái),用于切削量中等,具有一定加工精度要求的半精加工工序中;(3)數(shù)控滑臺(tái),用于切削量小,加工精度要求很高的精加工工序中??删幊炭刂破鳎ê?jiǎn)稱PLC)以其通用性強(qiáng)、可靠性高、指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)便易學(xué)、易于掌握、體積小、維修工作少、現(xiàn)場(chǎng)接口安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制中。特別是在組合機(jī)床自動(dòng)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(dòng)生產(chǎn)線上的數(shù)控滑臺(tái)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(dòng)線控制單元PLC的3~5個(gè)I/O接口及1KB的內(nèi)存。特別是大型自動(dòng)線中可以使控制系統(tǒng)的成本顯著下降。 2 PLC控制的數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu) 一般組合機(jī)床自動(dòng)線中的數(shù)控滑臺(tái)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)。采用PLC控制的數(shù)控滑臺(tái)由可編程控制器、環(huán)行脈沖分配器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)和伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成,見圖1。 伺服傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)效率高、系統(tǒng)剛度好、傳動(dòng)精度高、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),但成本較高且不能自鎖。 3 數(shù)控滑臺(tái)的PLC控制方法 數(shù)控滑臺(tái)的控制因素主要有三個(gè): 3.1 行程控制 一般液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的行程控制是利用位置或壓力傳感器(行程開關(guān)/死擋鐵)來實(shí)現(xiàn);而數(shù)控滑臺(tái)的行程則采用數(shù)字控制來實(shí)現(xiàn)。由數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)可知,滑臺(tái)的行程正比于步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角,因此只要控制步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角即可。由步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特性可知步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的控制脈沖個(gè)數(shù);因此可以根據(jù)伺服機(jī)構(gòu)的位移量確定PLC輸出的脈沖個(gè)數(shù): n= DL/d (1) 式中 DL——伺服機(jī)構(gòu)的位移量(mm),d ——伺服機(jī)構(gòu)的脈沖當(dāng)量(mm/脈沖) 3.2 進(jìn)給速度控制 伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度取決于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率;因此可以根據(jù)該工序要求的進(jìn)給速度,確定其PLC輸出的脈沖頻率: f=Vf/60d (Hz) (2) 式中 Vf——伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度(mm/min) 3.3 進(jìn)給方向控制 進(jìn)給方向控制即步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過改變步進(jìn)電機(jī)各繞組的通電順序來改變其轉(zhuǎn)向;如三相步進(jìn)電機(jī)通電順序?yàn)锳-AB-B-BC-C-CA-A…時(shí)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A…順序通電時(shí)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。因此可以通過PLC輸出的方向控制信號(hào)改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序來實(shí)現(xiàn),或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來改變步進(jìn)電機(jī)繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)。
圖1
評(píng)論