PLC控制伺服電機(jī)

1、第1章 PLC基礎(chǔ)知識(shí) 1.1 PLC簡介 1.1.1 PLC的定義 PLC(Programmable Logic Controller)是一種以計(jì)算機(jī)（微處理器）為核心的通用工業(yè)控制裝置,專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子學(xué)系統(tǒng)。目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。早期的可編程序控制器只能用于開關(guān)量的邏輯控制，被稱為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）,簡稱PC?，F(xiàn)代可編程序控制器采用微處理（Microprocessor）作為中央處理單元，其功能大大增強(qiáng)，它不僅具有邏輯控制功能，還具有算術(shù)運(yùn)算、模擬量處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。PLC的

2、高可靠性到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以達(dá)到，PLC對(duì)環(huán)境的要求較低，與其它裝置的外部連線和電平轉(zhuǎn)換極少，可直接接各種不同類型的接觸器或電磁閥等。 這樣看來，PC這一名稱已經(jīng)不能準(zhǔn)確反映它的特性，于是，人們將其稱為可編程序控制器（Programmable Controller），簡稱PLC。但是近年來個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）也簡稱PLC，為了避免混淆，可編程序控制器常被稱為PLC。 1.1.2 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展 在PLC出現(xiàn)之前，機(jī)械控制及工業(yè)生產(chǎn)控制是用工業(yè)繼電器實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，可能要使用成千上百個(gè)各式各樣的繼電器，接線、安裝的工作量很大。如果

3、控制工藝及要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)的元件和接線也需要作相應(yīng)的改動(dòng)，但是這種改造往往費(fèi)用高、工期長。在一個(gè)復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，如果有一個(gè)繼電器損壞、甚至某一個(gè)繼電器的某一點(diǎn)接觸點(diǎn)不良，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作不正常，由于元件多、線路復(fù)雜，查找和排除故障往往很困難。繼電器控制的這些固有缺點(diǎn)，各日新月異的工業(yè)生產(chǎn)帶來了不可逾越的障礙。由此，人們產(chǎn)生了一種尋求新型控制裝置的想法。 1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM公司）為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新的要求，提出如下設(shè)想：能否把計(jì)算機(jī)功能完備、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，做成一種通用控制裝置，并

4、把計(jì)算機(jī)的編程方法合成程序輸入方式加以簡化，用面向過程、面向問題的“自然語言”編程，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也可以方便使用。這樣，使用人員不必在編程上花費(fèi)大量的精力，而是集中力量去考慮如何發(fā)揮該裝置的功能和作用。這一設(shè)想提出之后，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）首先響應(yīng)，于1969年研制出了世界上第一臺(tái)PLC。此后，這項(xiàng)新技術(shù)就迅速發(fā)展起來。 PLC的發(fā)展過程大致如下： 第一代：從第一臺(tái)可編程序控制器誕生到70年代初期。其特點(diǎn)是：CPU有中小型規(guī)模集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器；功能簡單，主要能完成條件、定時(shí)、計(jì)數(shù)控制； 機(jī)種單一，沒有形成系列；可靠性略高于繼電接觸器系統(tǒng)；沒有成型的編程語言。第二

5、代：70年代初期到70年代末期。其特點(diǎn)是：CPU采用微處理器，存儲(chǔ)器采用EPROM，使PLC的技術(shù)得到了較大的發(fā)展：PLC具有了邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)接口和模擬量控制等功能：軟件上開發(fā)出自診斷程序，可靠性進(jìn)一步提高；系統(tǒng)開始向標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化發(fā)展；結(jié)構(gòu)上開始有整體式和模塊式的區(qū)分，整體功能從專用向通用過渡。 第三代：70年代末期到80年代中期。單片計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器進(jìn)入了工業(yè)化生產(chǎn)及大規(guī)模集成電路的使用，推進(jìn)了PLC的進(jìn)一步發(fā)展，使其演變成專用的工業(yè)化計(jì)算機(jī)。其特點(diǎn)是：CPU采用8位和16位微處理器，使PLC的功能和處理速度大大增強(qiáng)；具有通信功能遠(yuǎn)程I/O能力；

6、增加了多種特殊功能；自診斷功能及容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展迅速；軟件方面開發(fā)了面向過程的梯形圖語言及其變相的語句表（也稱邏輯符號(hào)）；PLC的體積進(jìn)一步縮小，可靠性大大提高，成本大型化、低成本。 第四代：80年代中期到90年代中期。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，促進(jìn)PLC完全計(jì)算機(jī)化。PLC全面使用8位、16位微處理芯片的位片式芯片，處理速度也達(dá)到1微秒/步。功能上具有高速計(jì)數(shù)、中斷、A/D、D/A、PID等，已能滿足過程控制的要求，同時(shí)加強(qiáng)了聯(lián)網(wǎng)的能力。 第五代：90年代中期至今。RISC(簡稱指令系統(tǒng)CPU)芯片在計(jì)算機(jī)行業(yè)大量使用，表面貼裝技術(shù)和工藝已成熟，使PLC整機(jī)的體積大大縮小，PLC使用16位和32

7、位的微處理器芯片。CPU芯片也向?qū)Ｓ没l(fā)展。具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算和大批量數(shù)據(jù)處理能力；已開發(fā)出各種智能化模塊；以LCD微現(xiàn)實(shí)的人機(jī)智能接口普遍使用，高級(jí)的已發(fā)展到觸摸式屏幕；除手持式編程器外，大量使用了筆記本電腦和功能強(qiáng)大的編程軟件。 目前，為了適應(yīng)大中型小企業(yè)的不同需要，進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，PLC正朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展： 其一：小型PLC向體積縮小、功能增強(qiáng)、速度加快、價(jià)格低廉的方向發(fā)展，使之能更加廣泛地取代繼電器控制。 其二：大中型PLC向大容量、高可靠性、高速度、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，使之能對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制。 總的趨勢(shì)是： (1)

8、 中央處理單元處理速度進(jìn)一步加快。 (2) 控制系統(tǒng)將分散化。 (3) 可靠性進(jìn)一步提高。 (4) 控制與管理功能一體化。 1.2 PLC的構(gòu)成 PLC的硬件主要由CPU模塊、I/O端口組成。 1) 中央處理單元CPU是PLC的核心，它是運(yùn)算、控制中心，將完成以下任務(wù)： (1) 接受并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)。 診斷工作狀態(tài)。(2) (3) 接受輸入信號(hào)，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來。 (4) 讀取用戶程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作。 2) PLC中的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器 3） I/O接口模塊的作用是將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)裝置與CPU模塊連接起來，包括開關(guān)量I/O接口模

9、塊、模擬量I/O接口模塊、智能I/O接口模塊以及外設(shè)通訊接口模塊等。 圖1-1為PLC的硬件組成框圖： 主機(jī) 電源 輸輸輸輸 入CPU 入出出信單單信 號(hào) 元 元 號(hào) I/OI/O外 存儲(chǔ)器 編程器 擴(kuò)擴(kuò)設(shè)展 展接RAM EPROM 單)用戶程)系統(tǒng)程元 圖1-1 的工作原理1.3 PLC按順序PLC工作過程一般可分為輸入采樣，程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段。 PLC通過對(duì)當(dāng)PLC執(zhí)行程序時(shí)被使用，在采樣所有輸入信號(hào)并讀入到輸入映像寄存器中存儲(chǔ)，,前輸入輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，再將其結(jié)果寫入輸出映像寄存器中保存的掃描周期PLC刷新輸出鎖存器時(shí)被用作驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備，當(dāng)PLC至此完成一個(gè)

10、掃描周期。程序的易修改性，可靠性，通用性，易擴(kuò)展性，易維護(hù)性可和PLC100毫秒以內(nèi)。一般在計(jì)算機(jī)程序相媲美，再加上其體積小，重量輕，安裝調(diào)試方便，使其設(shè)計(jì)加工周期大為縮 ,還可重復(fù)利用。短，維修也方便 1-2的循環(huán)掃描工作過程見圖。PLC 初始化 硬件、內(nèi)存檢查 異常 檢查結(jié)果正常？ 正常 掃描周期監(jiān)視時(shí)間預(yù)置 設(shè)置各異常繼電器 執(zhí)行用戶程序 異?；蚓?警告 程序結(jié)束？ 異常 NO YES 掃描周期固定值 無 有固定值設(shè)置？ 有 等待知道設(shè)定的掃描周期為之 算出掃描周期 輸入觸輸出繼電輸出繼電輸出觸外設(shè)端口服 1-2 圖 第2章 伺服系統(tǒng) 2.1 伺服電機(jī)種類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) “伺服”一詞源于希

11、臘語“奴隸”的意思 。人們想把“伺服機(jī)構(gòu)”當(dāng)個(gè)得心應(yīng)手的馴服工具，服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作。在訊號(hào)來到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；訊號(hào)來到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)訊號(hào)消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。由于它的“伺服”性能，因此而得名伺服系統(tǒng)。 伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)值(或給定值)的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 伺服的主要任務(wù)是按控制命令的要求，對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置控制得非常靈活方便。 通常根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器的種類來分類，有電氣式、油壓式或電氣油壓式三種。伺服系統(tǒng)若按功能來分，則有計(jì)量伺服和功率伺服系統(tǒng)；模擬伺服和功率伺服系統(tǒng)；位置伺服

12、和加速度伺服系統(tǒng)等。 電氣式伺服系統(tǒng)根據(jù)電氣信號(hào)可分為DC直流伺服系統(tǒng)和AC交流伺服系統(tǒng)二大類。AC交流伺服系統(tǒng)又有異步電機(jī)伺服系統(tǒng)和同步電機(jī)伺服系統(tǒng)兩種 電氣伺服技術(shù)應(yīng)用最廣，主要原因是控制方便，靈活，容易獲得驅(qū)動(dòng)能源，沒有公害污染，維護(hù)也比較容易。特別是隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，它為電氣伺服技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的前景。 早在70年代，小慣量的伺服直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)實(shí)用化了。到了70年代末期交流伺服系統(tǒng)開始發(fā)展，逐步實(shí)用化，AC伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用越來越廣,并且還有取代DC伺服系統(tǒng)的趨勢(shì)成為電氣伺服系統(tǒng)的主流。 目前交流伺服電動(dòng)機(jī)分為兩種：同步型和感應(yīng)型。 同步型(SM)：采用永磁結(jié)構(gòu)的同

13、步電動(dòng)機(jī)，又稱為無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)。 其特點(diǎn)： (1) 無接觸換向部件。 (2) 需要磁極位置監(jiān)測(cè)器（如編碼器）。 (3) 具有直流伺服電動(dòng)機(jī)的全部優(yōu)點(diǎn)。 感應(yīng)型(IM)：指籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 其特點(diǎn)： (1) 對(duì)定子電流的激勵(lì)分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制。 (2) 具有直流伺服電動(dòng)機(jī)的全部優(yōu)點(diǎn)。 伺服系統(tǒng)由位置檢測(cè)部分、誤差放大部分、執(zhí)行部分及被控對(duì)象組成。采用了全封閉無刷結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境不需要定期檢查和維修。其定子省去了鑄件殼體，結(jié)構(gòu)緊湊、外形小、重量輕。定子鐵心較一般電動(dòng)機(jī)開槽多且深，散熱效果好，因而傳給機(jī)械部分的熱量小，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。轉(zhuǎn)子采用具有精密磁極形狀的永久磁鐵，因而可

14、實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩/慣量比，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，運(yùn)行平穩(wěn)。轉(zhuǎn)軸安裝有高精度的脈沖編碼器作檢測(cè)元件。 因此交流伺服電動(dòng)機(jī)以其高性能、大容量日益受到廣泛的重視和應(yīng)用。2.2 交流伺服電機(jī)的控制方法 這里只介紹一種IM型伺服電機(jī)的控制方法：SPWM（脈寬調(diào)制變頻）變頻調(diào)速。這是最近發(fā)展起來的，其觸發(fā)電路是一系列頻率可調(diào)的脈沖波，脈沖的幅值恒定而寬度可調(diào)，因而可以根據(jù)U/f比值在變頻的同時(shí)改變電壓，并可按一定規(guī)律調(diào)制脈沖寬度，如按正弦11波規(guī)律調(diào)制，這就是SPWM變頻調(diào)速。 SPWM變頻的工作原理可用圖2-1加以說明。 u 0 x wt u 0 xwt 2-1 圖 所示正弦波電壓，則它可以用一系列幅值不變的矩形脈沖來

15、若希望變頻輸出為圖2-1等效，只要對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔內(nèi)的矩形脈沖的面積和正弦波與橫軸包含的面相等即可。單位周 波內(nèi)的脈沖數(shù)越多，等效的精度越高，諧波分量也越小。集成組件供SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成和線路比較復(fù)雜，現(xiàn)在已經(jīng)有專用的SPWM HEF4752KV選擇，如英國的，功能齊全，為工程人員提供了方便。 第3章 R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器 3.1 R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器外部結(jié)構(gòu)及端子說明 SMARTSTEP A系列為基于傳統(tǒng)的步進(jìn)馬達(dá)的簡單定位系統(tǒng)用途而開發(fā)出來的脈沖輸入型位置控制產(chǎn)品。它結(jié)合了步進(jìn)的簡單易用特點(diǎn)，同時(shí)具備步進(jìn)馬達(dá)難以達(dá)到的一些特征，如：在高速、高矩的情況下段時(shí)間內(nèi)完成定位，

16、在負(fù)荷急劇變化的情況下仍能保持狀態(tài)穩(wěn)定等，是具有很高可靠性的馬達(dá)/驅(qū)動(dòng)器。 圖3-1為R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器外部結(jié)構(gòu)，表3-1為端子說明。 注：本系列使用電壓： 主回路電源： 單相AC200/230V(170253V)50/60Hz 控制回路電源：單相AC200/230V(170253V)50/60Hz 表3-1 1L L1 CN3 主電路電源輸入端 L2L2 1 1 抑制電源諧波用直流電抗器 2 C 連接端子 2 NL1C 控制電源輸入端子 L2CL2C L1CB1 L2外置再生電阻連接端B2 B1U B2 V馬達(dá)連接端U W V WCN1控制輸入輸出用連接 CN2編碼器輸入用連接 C

17、N3通信用連接 3-1圖 控制輸入輸出信號(hào)的連接及外部信號(hào)信號(hào)處理電路圖見附錄1。 3.2 參數(shù) / 監(jiān)控模式 監(jiān)控模式見表3-2。 表3-2 說明 監(jiān)控NO. 監(jiān)控項(xiàng)目Un000 顯示馬達(dá)實(shí)際轉(zhuǎn)量速度反饋 Un002 顯示至電流回路的指令值 轉(zhuǎn)矩指令 Un003 顯示從Z相的轉(zhuǎn)動(dòng)值為脈沖數(shù)相的脈沖數(shù) ZUn004 顯示馬達(dá)的電角度 電角度 Un005 顯示控制輸入信號(hào)（CN1）的輸入信號(hào)輸入信號(hào)監(jiān)控 Un006 顯示控制輸入信號(hào)（CN1輸出信號(hào)監(jiān)控 ）的輸出信號(hào) Un007 顯示將指令脈沖的頻率換算后的值指令脈沖的速度表示 Un008 將偏差計(jì)數(shù)器內(nèi)積累的脈沖通過指令單位進(jìn)行顯示 位置偏差

18、Un009 顯示實(shí)效轉(zhuǎn)矩 累計(jì)負(fù)荷率Un00C 顯示輸入脈沖計(jì)數(shù) 輸入脈沖計(jì)數(shù)Un00D 顯示反饋脈沖計(jì)數(shù)反饋脈沖計(jì)數(shù) 參數(shù)模式見表3-3。 表3-3 說明 PRM.NO. 參數(shù)名稱名稱 設(shè)定 位NO. 說明 0 0 +指令為反轉(zhuǎn)方向 CCW方向回轉(zhuǎn) Pn000 1 基本開11指令控制模式選C方向回0用動(dòng)力制動(dòng)器停止馬用動(dòng)力制動(dòng)器停止馬達(dá)時(shí)報(bào)伺OF10Pn0012基本開停止后解除動(dòng)力制動(dòng)發(fā)生時(shí)選擇停2用自由運(yùn)轉(zhuǎn)停止馬Pn100調(diào)整速度回路的響應(yīng)速度回路增速度回路積Pn101速度回路的積分時(shí)間常時(shí)間常Pn102調(diào)整位置回路的響應(yīng)位置回路增接通電源后，只進(jìn)行運(yùn)0初期的自動(dòng)調(diào)在線自動(dòng)調(diào)整在線自動(dòng)調(diào)P

19、n11001設(shè)保持自動(dòng)調(diào)2不自動(dòng)調(diào)0指令脈沖方位置控制設(shè)1偏差計(jì)數(shù)器復(fù)Pn20012伺OF時(shí)、報(bào)警發(fā)生時(shí)的偏差計(jì)數(shù)器復(fù) 3.3 基本動(dòng)作操作方法 1. 調(diào)整增益用旋轉(zhuǎn)開關(guān) 可以調(diào)整馬達(dá)響應(yīng)性能，選擇0時(shí)，按照內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)值運(yùn)行。選擇1F時(shí)，按照旋轉(zhuǎn)開關(guān)的數(shù)值運(yùn)行。 如果需要降低馬達(dá)響應(yīng)性能（平滑地運(yùn)動(dòng)時(shí)），將開關(guān)設(shè)定在較小值。 如果需要提高馬達(dá)響應(yīng)性能（快速地運(yùn)動(dòng)時(shí)），將開關(guān)設(shè)定在較大值。 2. 開關(guān)/參數(shù)設(shè)定有效切換 設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作是按照功能開關(guān)進(jìn)行或者是按照參數(shù)設(shè)定進(jìn)行。見圖3-2，說明見表3-4。 OFFON 6 3-4表 5 開關(guān)6 開關(guān)/參數(shù)設(shè)定有效切換4 OFF 功能設(shè)定開關(guān)有

20、效 3 ON 參數(shù)設(shè)定有效2 1 圖3-2 3. 脈沖指令的輸入設(shè)定 脈沖指令的輸入方法，按照正轉(zhuǎn)脈沖/反轉(zhuǎn)脈沖輸入和脈沖/方向信號(hào)輸入進(jìn)行切換。見圖3-3，說明見表3-5。 OFF ON 63-5 開3脈沖指令的模 5 4 OFF 正轉(zhuǎn)脈沖 / 反轉(zhuǎn)脈沖：正邏輯 3 ON 脈沖 / 方向信號(hào)：正邏輯 2 1 3-3 圖 4. 在線自動(dòng)調(diào)整 在線自動(dòng)調(diào)整見圖3-4。 ON OFF 實(shí)行在線自動(dòng)調(diào)整。 終止在線自動(dòng)調(diào)整。將結(jié)果保存在 進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。），Pn103參數(shù)的慣性比（ 3-4 圖 5. 動(dòng)態(tài)制動(dòng)的設(shè)定 動(dòng)態(tài)制動(dòng)的設(shè)定見圖3-5，說明見表3-6。 ON OFF 6 表3-6 5 開關(guān)2 動(dòng)態(tài)制

21、動(dòng)模式 4 OFF 動(dòng)態(tài)制動(dòng)無效 3 ON 動(dòng)態(tài)制動(dòng)有效 2 1 3-5 圖 第4章 CPM2C系列PLC簡介 4.1 什么是CPM2C 4.1.1 CPM2C的定義 CPM2C是一種緊湊的，高速可編程序控制器(PLC)，是為需要每臺(tái)PLC有10120點(diǎn)I/O的系統(tǒng)控制操作而設(shè)計(jì)的。 CPM2C在一個(gè)小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制，中斷輸入，脈沖輸出，模擬量設(shè)定和時(shí)鐘功能等。CPM2C CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立單元，能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品，完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)、其它OMRON PLC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力

22、使用戶能設(shè)計(jì)一個(gè)經(jīng)濟(jì)的分布生產(chǎn)系統(tǒng)。 4.1.2 CPM2C的基本功能和特點(diǎn) 基本功能見表4-1。 表4-1 CPM2C是一臺(tái)設(shè)有 20，30，40，或60內(nèi)裝I/O端子的PLC，有三種輸出可100/240 I/O容2點(diǎn)6)指令CPU單元類型 用（繼電器輸出， 在RUN方式下程序以正常速度執(zhí)行。 RUN方式漏型晶體管輸出和源型晶體管輸出）和2種電源可用（如在線編輯，I/O強(qiáng)制置位/強(qiáng)制復(fù)位，VAC或24VDC改變?cè)O(shè)置值/當(dāng)前值等操作不能在）。 RUN方式下進(jìn)行，但可以進(jìn)行I/O位狀態(tài)監(jiān)視。ACCPULS(65) 設(shè)置脈沖() 加速控 01000 脈沖CW 為使PLC的I/O容量提高到最大的 個(gè)

23、數(shù)的指令 120點(diǎn)I/O，與CPU單元連接的擴(kuò)展單元可多達(dá) 制指令3個(gè)。有三種擴(kuò)展單元可用： 單元擴(kuò)展I/O20點(diǎn)I/O單元，8點(diǎn)輸入單元，和8點(diǎn)輸出單元。將01001 方向CCW 3個(gè)20點(diǎn)I/O單元與 指定脈沖為相對(duì)模式指定60內(nèi)裝I/O端子的CPU單元連接就得到120點(diǎn)I/O的最大 量。 或絕對(duì)脈沖啟動(dòng)頻率：10 kHz 0 Hz為提供模擬量輸入和輸出可連接多達(dá) 設(shè)置輸出的脈沖數(shù)預(yù)定頻率：3個(gè)模擬量I/O單元。每個(gè)單元提供10Hz 0Hz 碼）8位BCD（加 /減速的變化率：模擬量輸入和1點(diǎn)模擬量輸出，所以連接10msINI(61) 3個(gè)模擬量I/O單元就能得到最大的 降頻率增加/點(diǎn)模擬

24、量輸入和開始脈沖輸出3點(diǎn)模擬量輸出。（將模擬量I/O點(diǎn)與PID()和PWM( 結(jié)合就能完成時(shí)間-比例控制）。 單元模擬量I/O模擬量輸入范圍可以設(shè)置為 停止脈沖輸出010VDC 每次掃 描過程，15VDC每次掃描過程，或420mA；分辨率為 立即 改變脈沖輸出當(dāng)前值1/256。（模擬量輸出范圍可以設(shè)置為 15VDC和420mA設(shè)定可以使用開路檢測(cè)功能）。 PRV(62) 脈沖輸出的狀態(tài)010VDC 脈沖輸出當(dāng)前值，-1010VDC，或420mA；分辨PV 率為1/256初始化設(shè)置 。 SR 228 AR 11 SR 229 高速計(jì)數(shù) CPM2C的特點(diǎn)： (1) 豐富的指令系統(tǒng),基本指令和應(yīng)用指

25、令多達(dá)185條。 (2) 中斷功能完善，高達(dá)20kHz的高速計(jì)數(shù)器能方便地測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)的加工件。 (3) 高速脈沖輸出功能更加完善。 (4) 具有同步脈沖控制功能,可方便地調(diào)整輸入輸出的脈沖頻率比值。 內(nèi)置時(shí)鐘功能。(5) (6) 完善的通信功能。 (7) 可方便地與OMRON的可編程序終端(PT)相連接，為機(jī)器操作提供一個(gè)可界面。 4.2 CPM2C的操作方式 CPM2C有3種操作方式：PROGRAM，MONITOR和RUN，見表4-2。 表4-2 在編程方式下程序不會(huì)執(zhí)行。該方式進(jìn)行以下為程序執(zhí)行作準(zhǔn)備的操作 PROGRAM方 改寫如PLC設(shè)置內(nèi)的那些初始/操作參數(shù)。 式 寫入，傳送和檢查

26、程序。 用I/O位強(qiáng)制置位和強(qiáng)制復(fù)位來檢查接線。 程序在MONITOR方式下執(zhí)行并通過編程設(shè)備能進(jìn)行以下操作。一般來說，MONITOR方式用于程序調(diào)試，檢測(cè)操作和進(jìn)行調(diào)整。 方MONITOR 在線編輯 式 監(jiān)視操作期間的I/O存儲(chǔ)器。 強(qiáng)制置位/強(qiáng)制復(fù)位，改變?cè)O(shè)置值，在操作期間改變當(dāng)前值。 4.3 同步脈沖控制及脈沖輸出功能介紹 4.3.1 同步脈沖控制 CPM2C的晶體管輸出型，它的高速計(jì)數(shù)器功能配合其脈沖輸出功能，可以產(chǎn)生一個(gè)頻率為輸入脈沖固定倍數(shù)的輸出脈沖。見圖4-1。 電動(dòng)機(jī) 編碼器 CPM2C M 驅(qū)動(dòng)器 輸出是輸入頻率固定倍數(shù)的脈沖 圖4-1 4.3.2 CPM2C的高速脈沖輸出功

27、能 CPM2C使用01000、01001兩個(gè)輸出點(diǎn)，高速脈沖輸出功能更加完善。其脈沖輸出功能有以下三種情況： (1) 兩點(diǎn)無加速/減速的單相脈沖輸出：輸出頻率為10Hz10KHz，占空比50%。 (2) 兩點(diǎn)不同占空比的脈沖輸出：頻率范圍為0.1Hz999KHz，占空比0100%。 (3) 帶梯形加速/減速變化的脈沖輸出，分為脈沖方向輸出和增/減（CW/CCW）脈沖 。50%輸出，占空比脈沖輸出模式有2種：獨(dú)立模式，在此模式下，輸出預(yù)定數(shù)目的脈沖后輸出停止；連續(xù)模式，在此模式下輸出由指令來停止。 圖4-2是帶梯形加速和減速的脈沖輸出。 選擇脈沖輸出的方向控制方式 脈沖+方向輸出或增/減脈沖輸出

28、 選擇脈沖輸出端口編號(hào) 脈沖輸出端口編號(hào)0 脈沖輸出端口號(hào)：01000或01001 輸出端接線 PLC設(shè)置（DM6629） 脈沖輸出端口編號(hào)0的當(dāng)前坐標(biāo)值系統(tǒng) PULS(65)：設(shè)置脈沖輸出個(gè)數(shù) ACC()：控制帶梯形加速和減速的脈沖輸出 創(chuàng)建一個(gè)梯形圖程序 PV ：停止脈沖輸出和改變脈沖輸出當(dāng)前值INI(61) 和狀態(tài)PRV(62)：讀出脈沖輸出當(dāng)前值PV圖4-2 帶梯形加速和加速的脈沖輸出原理圖見圖4-3。 讀出脈沖輸出當(dāng)前值PV 器當(dāng)前值 讀出脈沖輸出的狀態(tài) 讀取指令 4-3圖 4.4 脈沖輸出的方向控制方式和端口接線 選擇脈沖輸出的方向控制方式 脈沖輸出方向控制方式的選擇與所使用的信號(hào)

29、類型有關(guān)，如圖4-4所示。 01000 脈沖方向輸出01001 01000 增/減脈沖輸出 01001 4-4 圖 4-5。輸出端口接線見圖 4-5 圖 增減脈沖輸出見圖。4-6 4-6 圖 編程相關(guān)指令 4.5 4.5.1 同步脈沖控制的相關(guān)指令 與同步脈沖控制的相關(guān)指令見表4-3。 表4-3 指令 ()SYNC(D ) ()INI(61) ()PRV(62) 控操指定脈沖的頻率比例系數(shù)啟動(dòng)同步控輸出端口號(hào)和輸出脈在脈沖輸出過程中改變脈改變頻率比例系頻率比例系停止同步控停止脈沖輸讀出脈沖輸入頻讀脈沖輸入頻讀出同步控制的狀讀同步控制的狀 SYNC()指定脈沖的脈沖輸出端口(01000，0100

30、1)，頻率比例系數(shù)和啟動(dòng)脈沖輸出。 ) ()SYNC( 高速計(jì)數(shù)器）000：脈沖輸入端口指定（000 1）0；010：脈沖輸出端口脈沖輸出端口指定（000：脈沖輸出端口P2 頻率比例系數(shù)C 頻率比例系數(shù) C 存儲(chǔ)將要設(shè)定的頻率比例系數(shù)11000#1000（4位BCD碼）表示：#0001 注：當(dāng)使用指令SYNC() 指定頻率比例系數(shù)時(shí)，一定要將脈沖輸出頻率設(shè)置在10 kHz以下。 INI(61)指令用來停止同步控制。 ()INI(61) ：高速計(jì)數(shù)器）端口指定（000000 ：停止同步控制控制標(biāo)識(shí)（005005 000 000 固定為 模式來停止脈沖輸出也是可以的。PROGRAM 注：通過將PL

31、C機(jī)轉(zhuǎn)換為PRV(62)用來讀出脈沖輸入頻率。 ()PRV(62) 0 ：脈沖輸出端口固定為000000 000 ：讀高速計(jì)數(shù)器的輸入頻率）控制標(biāo)識(shí)（000 D PV的起始字存儲(chǔ)輸入頻率當(dāng)前值 位數(shù)字最右邊4D 碼）（00000000000200008位BCD 用來讀出同步控制的狀態(tài)。PRV(62) 4最左邊位數(shù)字D+1 ()PRV(62) 1）0；010：脈沖輸出端口輸出端口指定（000：脈沖輸出端口000 001 001：讀同步控制的狀態(tài)）控制標(biāo)識(shí)（ 存儲(chǔ)同步控制狀態(tài)的起始字 帶梯形加速和減速的脈沖輸出相關(guān)指令4.5.2 4-4。與帶梯形加速和減速的脈沖輸出（占空比固定）相關(guān)的操作指令見表

32、4-4 表指令 控制()PULS(65) 設(shè)置脈沖個(gè)數(shù) ()ACC(設(shè)置脈沖頻率和啟動(dòng)脈沖輸出) ()INI(61) 改變脈沖頻率停止脈沖輸出 停止脈沖輸出（減速停止）改變脈沖輸出當(dāng)前值操在獨(dú)立模式下設(shè)置將輸出的脈沖個(gè)在獨(dú)立或連續(xù)模式下，設(shè)置脈沖輸出的預(yù)定頻率減速變化率，并啟動(dòng)脈沖輸啟動(dòng)頻率和加連續(xù)模式下，在脈沖輸出過程中，根據(jù)所指定加減速操作來改變脈沖頻減速變化率，執(zhí)行加減速變化率，減小脈沖輸出頻根據(jù)所指定加直到停停止脈沖輸PV改變脈沖輸出當(dāng)前PV 可以看出哪些操作指令在帶梯形加速和減速的脈沖輸出進(jìn)行時(shí)可以執(zhí)行。從表4-5 4-5表INI(61) SPED(64) PULS(65) ) AC

33、C( 能 連續(xù)模式 不能 不能不能 能能獨(dú)立模式不能 M T DM0000 方向指示設(shè)置表的開始字AR1115 00006 ) ACC(CCW 連續(xù)模式，011 CCW DM0000 設(shè)置表的起始字 20001 AR1111 不能指令用來指定在獨(dú)立模式下要輸出的脈沖個(gè)數(shù)。PULS(65) ()PULS(65)0 脈沖輸出端口固定為000： 000 D ：絕對(duì)脈沖）000：相對(duì)脈沖；001脈沖輸出的類型（N 設(shè)置脈沖個(gè)數(shù)的起始字 脈沖個(gè)數(shù)（最右邊，最左邊位數(shù)字） 最右邊4位數(shù)字N 存儲(chǔ)設(shè)置的脈沖個(gè)數(shù)的寄存器。 存儲(chǔ)范圍為96,777,21516,777,215 N+1 位數(shù)字最左邊4 負(fù)數(shù)可通過

34、置最左邊的負(fù)數(shù)標(biāo)志位為ON來表示。 001: 絕對(duì)脈沖 000: 注：相對(duì)脈沖 即：絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)的脈沖輸出當(dāng)前值與移動(dòng)的脈沖數(shù)目之和 當(dāng)脈沖輸出當(dāng)前值的坐標(biāo)系統(tǒng)在PLC設(shè)置中設(shè)置為一絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，只能通過PULS(65)指令來指定脈沖輸出的類型為絕對(duì)脈沖。 減速變化率和在離散模式下啟動(dòng)脈沖輸出。/指令用來設(shè)置脈沖的頻率，加速)ACC( ) ()ACC( 0 000：脈沖輸出端口固定為000 M 脈沖輸出模式指定 T 設(shè)置表的起始字 輸出模式 M 指定脈沖的輸出模式 000：增/減脈沖輸出，獨(dú)立模式 002：脈沖方向輸出，獨(dú)立模式 T ）10 kHz#0001#1000 BCD碼表示：10 H

35、z減速變化率（加速/ ）10 kHz#0001#1000 BCD碼表示：10 Hz目標(biāo)頻率（T+1 ）10 kHz#1000 BCD碼表示：10 Hz開始頻率（#0001 T+2 10ms脈沖的頻率增加或減少的數(shù)值。 脈沖的加速/減速變化率就是每注：減速變化率和在連續(xù)模式下啟動(dòng)脈沖輸出和指令用來設(shè)置脈沖的頻率，加速/ACC() 改變脈沖頻率。 ) ()ACC(0 000：脈沖輸出端口固定為000 脈沖輸出模式標(biāo)識(shí) 設(shè)置表的起始字 輸出模式 M 指定脈沖的輸出模式 減脈沖輸出，CW，連續(xù)模式010：增/ ，連續(xù)模式011：增/減脈沖輸出，CCW ，連續(xù)模式012：脈沖方向輸出，CW 013：脈沖

36、方向輸出，連續(xù)模式CCW T加速 10 kHz）減速變化率（#0001#1000 BCD碼表示：10 Hz/ 10 kHz）#1000 BCD碼表示：10 Hz目標(biāo)頻率（#0001T+1 ）10 kHz碼表示：開始頻率（#0001#1000 BCD10 HzT+2 10ms減速變化率就是每脈沖的頻率增加或減少的數(shù)值。/ 注：脈沖的加速 。PV指令用來改變脈沖輸出當(dāng)前值INI(61) ()INI(61) 0 ：脈沖輸出端口固定為000000 ）：改變脈沖輸出當(dāng)前值PV控制標(biāo)識(shí)（004004 C PV值變化數(shù)據(jù)的起始字2 C 4位數(shù)字最右邊 PV值（最右邊位，最左邊位數(shù)字）改變2 存放將被改變的P

37、V值。 位數(shù)字最左邊4 +1C16,777,215 存儲(chǔ)范圍為96,777,2152 狀態(tài)來表示。負(fù)數(shù)可通過置最左邊的負(fù)數(shù)標(biāo)志位為ON PV只有當(dāng)脈沖輸出停止時(shí)才可以改變。注：脈沖輸出的當(dāng)前值 指令用來停止脈沖輸出。INI(61) ()INI(61) 0 ：脈沖輸出端口固定為000000 003 控制標(biāo)識(shí)（003：停止脈沖輸出） 000 000 固定為 指令用來減速停止脈沖輸出。)ACC( ) ()ACC( ：輸出端口指定固定為000000 000 模式標(biāo)識(shí) T 設(shè)置表的起始字 10 kHz）#1000 BCD#0001碼表示：10 Hz減速變化率加速/（ T ）10 kHz10 Hz 碼表示

38、：#1000 BCD目標(biāo)頻率（#0001 T+1 10 kHz）碼表示：#0001#1000 BCD10 Hz開始頻率（ T+2 第5章 CPM2C控制R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器 5.1 編程實(shí)例1 獨(dú)立模式下的梯形加減速 本實(shí)例中要求當(dāng)執(zhí)行條件位(00005)置于ON狀態(tài)時(shí)，有1000個(gè)脈沖從輸出端口01000（脈沖輸出端口0）輸出，其脈沖頻率變化如圖5-1所示的梯形加/減速變化方式，用獨(dú)立脈沖方式來實(shí)現(xiàn)。 5-1 圖 解題思路可見圖 。5-2 5-2 圖根據(jù)圖5-2所示流程可編程序如下。 CPM2C控制R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器接線圖見附錄2。 00005 狀態(tài)檢測(cè)執(zhí)行條件標(biāo)志位是否處

39、于ONDIFU(13) 20000 20000 設(shè)定脈沖個(gè)數(shù)PULS(65) 000 0脈沖輸出端口 000 相對(duì)脈沖 1000個(gè)脈沖 數(shù)據(jù)的起始字SVDM0000 脈沖個(gè)數(shù) 1 0 0 0 DM0000 ) ACC( 設(shè)置脈沖頻率和啟動(dòng)脈沖輸出0 0 0 0 DM0001 000 脈沖輸出端口0 000 減脈沖輸出獨(dú)立模式，增/DM0010 設(shè)置表的起始字 END(01) DM0010 0 0 0 1 加/減速變化率：10Hz/10ms DM0011 目標(biāo)頻率：500 Hz 0 0 5 0 DM0012開始頻率：200 Hz 0 0 2 0 5.2 編程實(shí)例2 正反轉(zhuǎn)和加減速的結(jié)合控制 在這

40、個(gè)例子中，要求實(shí)現(xiàn)如圖5-3對(duì)正反轉(zhuǎn)和加減速的結(jié)合控制，執(zhí)行條件：00005，方向指定器：00006。 5-3 圖 題目分析及解答：當(dāng)執(zhí)行條件位(00005)置于ON狀態(tài)時(shí)，頻率為100Hz的沖動(dòng)脈沖從脈沖輸出端口01000（CW方向）或脈沖輸出端口01001（CCW方向）輸出。當(dāng)執(zhí)行條件位(00005)置于OFF狀態(tài)時(shí)，脈沖輸出停止。通過改變方向指定位(00006)的方法可以實(shí)現(xiàn)輸出端口01000（CW方向） 方向）之間的切換。CCW（01001與輸出端口 。2CPM2C控制R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器接線圖見附錄 依據(jù)上述，可編程序如下。 1 0 0 0 DM 0000 10 Hz/10m

41、s 加/減速變化率： 0 0 5 0 DM 0001 500 Hz 目標(biāo)頻率： DM 00020 0 0 2 200 Hz 開始頻率： 1 0 0 0 10 Hz/10ms 減速變化率：加/DM0010 0 Hz 目標(biāo)頻率：DM0011 0 0 0 0 DM00120 0 0 0 執(zhí)行條件 00005 () 檢測(cè)執(zhí)行條件標(biāo)志位是否處于ON狀態(tài) 20000DIFU13 () 20001DIFD14檢測(cè)執(zhí)行條件標(biāo)志位是否處于OFF狀態(tài) 方向指示 20000 AR1115 00006 方向輸出CW) ACC( 脈沖輸出端口0000 連續(xù)模式，增/減脈沖， 010 CW方向 方向輸000 脈沖輸出端口

42、增/減脈沖輸出, 方向 20002 20001 AR1111 20003 20003 20003 DIFD(14) 20004 20003 ACC() 減速停止 000 脈沖輸出端口 5.3 編程實(shí)例3 同步脈沖控制的實(shí)現(xiàn) 在這個(gè)例子中，要求當(dāng)執(zhí)行條件位(00005)變?yōu)镺N狀態(tài)時(shí)，同步脈沖控制啟動(dòng)并將與通過高速計(jì)數(shù)器輸入的脈沖相應(yīng)的輸出脈沖從輸出端01000（脈沖輸出端口0）輸出。此時(shí)，脈沖的頻率比例系數(shù)可以通過模擬控制量0來改變。當(dāng)執(zhí)行條件位(00005)變?yōu)镺FF狀態(tài)時(shí)，同步脈沖控制停止。 題目分析及解答： 編程思路可見圖5-4。根據(jù)4.5.1中講到的同步脈沖的相關(guān)指令，編程如下(CPM

43、2C控制R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)器接線圖見附錄2)。 5-4 圖 DM00002 0 0 0 DM00011 0 0 0 00005 檢測(cè)執(zhí)行條件標(biāo)志是否 DIFU(14) 20000 狀態(tài)到有從OFFON狀態(tài)的變化 SYNC 執(zhí)行同步脈沖控制 000 高速計(jì)數(shù)器 000 0脈沖輸出端口 DM0000 存放頻率系數(shù)的起始字 20000 停止同步脈沖控制INI 000 005 000 END(01) 結(jié) 論 交流伺服系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)用性很強(qiáng)。從本設(shè)計(jì)目的出發(fā)，我只是從實(shí)驗(yàn)的角度完成了一個(gè)基本功能實(shí)現(xiàn)演示系統(tǒng)，即采用CMP2C可編程控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)R7D-APA3H伺服驅(qū)動(dòng)系列基本功能的控制，例如：加減速、正反轉(zhuǎn)和同步脈沖控制等。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收益頗豐。首先對(duì)PLC和伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及工作原理有了比較深刻的理解，而且對(duì)它們之間的聯(lián)系也做了比較深刻的思索。從接到題目，我就著手閱讀大量的相關(guān)學(xué)習(xí)資料，充分利用和鞏固了以前所學(xué)和未學(xué)的各種知識(shí)和相關(guān)理論。其次通過本設(shè)計(jì)，提高了自己的硬件連接和調(diào)試能力，學(xué)會(huì)了歐姆龍的編程軟件，同時(shí)也積累了一些經(jīng)驗(yàn)。 還有就是在本次設(shè)計(jì)中也發(fā)現(xiàn)了不少問題，在此提出來，對(duì)自己