基于plc两轴运动控制系统设计

《基于plc两轴运动控制系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、文章编号：1672—0121(2015)01—0062—03基于PLC的两轴运动控制系统设计陆幸骏，包晔峰。杨可(河海大学机电工程学院，江苏常州213022)摘要：以可编程控制器PLC作为运动控制系统的核心，步进电机作为运动控制系统的执行机构，设计了基于PLC的两轴运动控制系统；通过PLC高速脉冲口输出高速脉冲，实现了单轴运动或者两轴运动；采用触摸屏作为操作面板，建立了友好的人机交互界面。关键词：机械制造自动化；PLC；步进电机；运动控制中图分类号：TP273文献标识码：ADOI：10．16316／j．issn．1672—0121．2015．01．0200前言步进电机是一种将电脉冲转化为角位

2、移的执行机构。步进电机开环控制结构简单，可靠性高，价格低。但当起动频率太高或者负载太大，步进电机极易失步。而步进电机闭环控制可以克服以上缺点，提高系统精度和稳定性。在闭环控制系统中，采用增量式编码器作为反馈装置。而PLC作为一种工业计算1系统总体设计框图机，具有逻辑控制、步进控制、数据处理、存储功能、进电机，即PLC输出高速脉冲和方向信号，完成对自诊断功能、通信联网等功能，而且具有较高的可靠步进电机的控制。同时，PLC输入端的高速计数口对性、较强的抗干扰性、较好的通用性等优点。所以，使编码器信号进行计数。此外，外部限位开关、急停开用PLC控制步进电机，构建两轴运动控制系统，具关、功能按钮也需

3、分配PLC相应的输入端口。因此，有重要意义。选择了三菱FX3U一64MT，该PLC是第三代微型可编程控制器，内置独立3轴100kHz定位功能，具有1系统总体设计高速计数功能，完全满足系统要求。PLC端口分配如该运动控制系统由触摸屏、PLC、步进电机驱动表1所示。器、步进电机、限位开关、急停开关、编码器等组成。操作者通过触摸屏端操作，向PLC发出控制指令，3系统控制方案设计PLC根据控制指令和内部梯形图控制相应步进电机该运动控制系统主要解决两方面的问题：一是动作，步进电机将带动相应的进给轴动作，同时，两轴运动的插补算法问题，因为PLC本身不具有插PLC将采集与步进电机相连的编码器产生的反馈信补

4、计算功能，因此需要设计合适的插补算法，通过编号，并将反馈信号返回给触摸屏，以完成整个系统的程方法来实现插补；二是区分单轴运动和两轴运动，反馈环节。此外，外部限位开关用于限定运动系统的单轴运动时，判断是哪根轴运动以及怎样运动，两轴极限位置，急停开关用于发生突发状况时，立即停止运动时，两根轴是怎样运动。机器，防止伤害或者损失扩大。系统总体设计框图如传统的逐点比较法尽管算法简单，但是不能实所示。现两轴同动；数字积分法虽然作了一定的改进，但是该算法两轴速度比恒定，算法不易掌握，并且不能保系统硬件设计证连续实现两轴同动。针对以上插补算法的不足，提该运动控制系统采用“脉冲+方向”方式控制步了另一种插补算

5、法：两轴同动法，其原理是每次向两个坐标轴分别输出各自的进给脉冲，在同一时间内，两个坐标轴分别独立地完成规定的进给量，根据日期：2014—06—09简介：陆幸骏(1991一)，男，硕士在读，主攻机械工程直线合成原理，两轴同动的结果是得到一条直线，原给距离为，J，则在两轴同动情况下，各分量如表2所表1PLC端口分配表示。输入输出编号信号名称●表2项目分量表轴l，轴数据内容直线分量轴分量y轴分量脉冲Y000Y001终点位置(，y)Xhl，方向Y004Y005起点位置(，y)。y电机运行YO1OY011移动距离E=、／(6—)0(Y一Y)LXl_X，JFl，6一王，编码器X000X001零点限位X0

6、03X004初始速度一正转限位X006X007工作速度一J反转限位XO11XO12加、减速时间l，2￡ltl，t~=tztiv=￡l，tzy=tz点动(正向)XO15X016点动(反向)X020X021由于步进电机的输出位移量与输入脉冲数成正急停XO14比，其速度与单位时间内输入脉冲数(即脉冲频率)成正比，此时，PLC只需向轴和Y轴步进电机同启动X023时输出各自脉冲总数和脉冲频率，同时，输出步进电停止X024机方向控制信号，就可以完成直线运动轨迹。回零X025两轴运动控制系统的运动情况主要有2种，即理如图2所示。单轴运动和两轴运动。该系统采用如下指令来实现单轴运动或两轴运动。LDX023M

7、0VD0K2Y004LDY010DDRVAD1D2Y000Y004LDY011DDRVAD3D4Y001Y005LDM8000O图2两轴同动原理图DHSCRD1C235Y010DHSCRD3C236Y011三菱PLC自带梯形脉冲输出，过程如图3所当按下启动按钮后，PLC执行内部梯形图程序，示，从初始速度经时间t加速到工作速度输出一定脉冲后，经时间t减速到初始速度，同时达到用DO的每个位来控制Y004到Y013