17基于PLC的龙门刨床定位系统

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1、基于PLC的龙门刨床定位系统1•步进电机调速控制原理步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时，要经历升速、恒速和减速过程。当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时，可以用运行频率直接起动并以此频率运行，需要停I上时，可从运行频率总接降到零速。当步进电机运彳j•频率fb>fa（有载起动时的起动频率）吋，若直接用fb频率起动会造成步进电机失步甚至堵转。同样在fb频率下突然停止时，由于惯性作用，步进电机会发生过冲，影响定位精度。如果非常缓慢的升降速，步进电机虽然不会产生失步和过冲现彖，但影响了执行机构的工作效率。所以对步进电机加减速要

2、保证在不失步和过冲前提下，用最快的速度（或最短的时间）移动到指定位置。步进电机常用的升降频控制方法有2利U直线升降频（图1）和指数曲线升降频（图2）。指数曲线法具有较强的跟踪能力，但当速度变化较人时平衡性并。肯线法平稳性好，适用于速度变化较人的快速定位方式。以恒定的加速度升降，规律简练，用软件实现比较简单，本文即采川此方法。要保证系统的定位梢度，脉冲当量即步进电机转一个步距角所移动的距离不能人大，而且步进电机的升降速要缓慢，以防止产生失步或过冲现彖。但这两个因素合在一起带来了一个突出问题：定位时间太长，影响执行机构的工作效率。因此耍获得

3、高的定位速度，同时乂要保证定位精度，可以把整个定位过程划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。粗定位阶段，采用较人的脉冲当最，如0.lmm/步或lnun/步，其至更高。精定位阶段，为了保证定位精度，换用较小的脉冲当量，如O.Olnun/步。虽然脉冲当量变小，但由于梢定位行程很短（可定为全行程的五十分之一左右），并不会影响到定位速度。为了实现此H的，机械方而对通过采用不同变速机构实现。2.PLC脉冲输出冃前较为先进的PLC不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令，而且还提供了丰富的功能指令。SiemensS7-200系列PLC的PLUS指令

4、在Q0.0和Q0.1输出PTO或PWM高速脉冲，最大输出频率为20KHzo脉冲串（PTO）提供方波输出（50%占空比），用户控制周期和脉冲数。脉冲宽度可调制（PWM）酮能提供连续、变占空比输出，用户控制周期和脉冲宽度。本文采用PTO的多段管线工作方式实现粗定位，PTO的单段管线方式实现粹定位，如图3。上述例子中，假定电机的起动和结束频率是2KHz,最大脉冲频率是lOKHzo在粗定位过程中，用200个脉冲完成升频加速，400个脉冲完成降频减速。使用PLC的PT0多段管线脉冲输出时，用下面的公式计算升降频过程中的脉冲增量值。给定段的周期增量

5、二（ECT—ICT）/Q式中：ECT二该段结束周期吋间ICT二该段初始周期时间利川这个公式，加速部分（第1段）周期增量为2,减速部分（笫3段）周期增量为1。因第2段是怛速部分，故周期增最为0。如果PTO的包络表从VB500开始存放，则表1为上例的包络表值。V存储器地址值VB5003（总段数）VB501500（初始周期-段#1）VB5O3-2（周期増量-段就）VB505200（脉冲数-段#1）VB509100（初始周期-段#2）VB5110（周期増壘-段#2）VB5131360（脉冲数-段#2）VB517100（初始周期-段#3）VB51

6、91（周期増壘-段#3）VB52100（脉冲数-段#3）粗定位的PTO多段管线包络农值2.龙门刨床的机械传动定位控制•剤NNNMxn外沪断*in3医HU0T2接權式©晋传感兰脉冲加上位桂制险$g细冋细1（切71细）龙门创床的机械传动控制耍求版权所啻手高谨鬲遼图4返式机械传动示意图图4示的龙门创床的机械传动示意图。传动系统从原点启动，中速行驶到1000mm,开始高速行驶，高速行驶到3000mm,开始低速爬行，低速爬行到终点（3200mm）停午。停顿2s。反向高速行驶，高速行驶到距原点200血处开始低速爬行。到达原点停车，停顿2s后重新开始

7、往返。在原点和终点低速爬行的U的是为了避免系统惯性带来的定点课羌，做到原点和终点的精确定位停车。2.系统对变频器的控制要求变频器的正反转由继电器KI、K2控制，速度的切换由继电器K3、K4完成。变频器故障报警输出触点（30A、30C触点）用于立即停止高速计数器运行，并由指示灯HR指示。变频器具有多段速度设定功能，当K3、K4两个继电器触点都断开时，高速行驶（第一速度）；K3闭合，K4断开时，中速行驶（第二速度）；K3断开，K4闭合时，低速行驶（第三速度）；K3、K4都闭合时,手动调节行驶（笫四速度）。旋钮SF用于手动/白动切换，并用指示

8、灯HG1表示白动状态。手动时，能够通过按钮SA1（电机正转）和SA2（电机反转）手动调节传动系统的位査。按钮SA用于传动系统在自动状态下的启动/停止控制。采用“一键开关机”方式实现启动/停止控制,用指示灯H