仅仅要求控制对象按指令进入指定的位置,对运动的速度无特别的条件,例如生产的全部过程中的点位控制(很典型的如卧式镗床、坐标镗床、数字控制机床等在切削加工前刀具的定位),仓储系统中对传送带的定位控制,机械手的轴定位控制等等。在定位控制管理系统中常使用交流异步电机或步进电机等)是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机,具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小等显著优点,是实现机电一体化的理想控制装置。本文旨在阐述利用的方法,介绍控制管理系统在设计与实施中需要认识与解决的若干问题,给出了控制系统参考方案及软硬件结构的设计思路,对于工业生产里定位控制的实现具有较高的实用与参考价值。
1 利用PLC的高速计数器指令和旋转编码器控制三相交流异步电机实现的准确定位
PLC的高速计数器指令和编码器的配合使用,在现代工业生产自动控制中可实现精确定位和测量长度。目前,大多数PLC都具有高速计数器功能,例如西门子S7-200系列CPU226型PLC有6个高速计数器。高速计数器可以对脉宽小于PLC主机扫描周期的高速脉冲准确计数,不要增加特殊功能单元就能处理频率高达几十或上百kHz的脉冲信号。旋转编码器则可以将电动机轴上的角位移转换成脉冲值。
利用PLC的高速计数器指令和编码器控制三相交流异步电机实现的准确定位控制管理系统,其原理是通过与电动机同轴相连的光电旋转编码器将电机角位移转换成脉冲值,经由PLC的高速计数器来统计编码器发出的脉冲个数,以此来实现定位控制。
以对传输带的定位控制设计为例加以说明。现需要用传输带运送货物,从货物运送起点到指定位置(终点)的距离为10 cm。现要求当传输带上的货物运行10 cm后,传输带电机停止运行。该系统硬件设置最重要的包含西门子S7-200CPU226型PLC、传输带电机(三相交流异步电机)、OMRON的E6A2-CW5W光电旋转编码器、松下VFO系列BFV00042GK变频器等。该系统的工作原理是将光电编码器的机械轴和传动辊(由三相交流异步电机拖动)同轴相连,通过传动辊带动光电编码器机械轴转动,输出脉冲信号,利用PLC的高速计数器指令对编码器产生的脉冲(采用A相脉冲)个数进行计数,当高速计数器的当前值等于预置值时产生中断,经变频器控制电动机停止运行,以此来实现传输带运行距离的准确定位控制。很显然,该控制管理系统中实现准确定位控制的关键是对PLC的高速计数器的预置值进行设置,高速计数器的预置值即为传输带运行10 cm时光电编码器产生的脉冲数。该脉冲数值与传输带运行距离、光电编码器的每转脉冲数以及传动辊直径等参数有关。该脉冲数能够最终靠实验测量也可通过计算得出。计算得出传输带运行10 cm对应的脉冲数为:
脉冲数=[(传动辊直径(mm)×π÷(脉冲数/转)]×传送带运行距离(mm)
该系统通过计算得出脉冲数为100,则高速计数器的预置值即为100。参考程序如图1所示。
在子程序中,将高速计数器HSC0设置为模式1,即单路脉冲输入内部方向控制的增/减计数器。无启动输入,使用复位输入。系统开始运行时,调用子程序HSC_INIT,其目的是初始化HSC0,将其控制字节SMB37数据设置为16#F8,对高速计数器写入当前值和预置值