plc与伺服脉冲控制

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1、实验16PLC与伺服脉冲控制一.实验目的1.熟悉典型伺服系统的电动机控制方式；2.掌握PLC与伺服驱动系统的通信及硬件接线3.能够正确利用PLC输出脉冲信号控制驱动伺服系统。二.实验内容1.PLC、伺服电动机驱动器及伺服电动机之间的连线2.基于模拟量的伺服系统开环调速控制3.通过PLC对伺服系统进行单轴的绝对定位、相对定位和调速的开环控制三.仪器设备综合实验台一台（PLC模块和伺服控制系统模块）工具包四.相关知识这部分篇幅较大，请先通读“实验步骤”部分，遇到不明白再在本节参考相关知识1.伺服电机

2、的工作原理伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。2.步进电机和伺服电机性能比较步进电机是一种离散运动的装置.在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存

3、在着较大的差异。1) 控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种步距角为0.09°的步进电机；德国百格拉公司（BERGERLAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置最小至0.036°。伺服电机的控制精度由旋转编码器的位数决定。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/1

4、0000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0.00275°（9.89秒）。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。1)低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，

5、可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。2)矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。3)过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。伺服电机具有较强的过载能力。4)运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步

6、或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，控制性能更为可靠。5)速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，可用于要求快速启停的控制场合。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电

7、机。二.实验步骤按下图给S7-1200PLC，伺服系统接线。注意，电位器、开关量X0~X8与伺服驱动器的连线及X0~X8与EGND的连线已集成在实验台里面，无需手动连线，这里只是列出来让同学们对接线更为清晰。检查无误后，合上主电源开关PLC控制下的伺服系统运行1.熟悉位置模式参数调整的步骤：1)根据控制系统的要求，设定驱动器相应的控制模式为位置模式设定参数51的值为12)根据控制器的输出信号类型，设定驱动器相应的脉冲输入模式本实验的脉冲输入模式为“单相脉冲＋方向”对应参数为5E，设为0在此脉冲方

8、式下，端子PP、PG作为指令脉冲输入，DP、DG作为电机方向控制3)根据控制系统要求的运行方向，设定驱动器相应的运行方向极性本实验不取反，对应参数为5B，设为04)根据负载、机械、控制器所能发出的最高脉冲频率，设定驱动器的电子齿轮比，其设置方法如下：对应参数：34，35例：当前编码器分辨率为10000个脉冲，现希望控制器发2500个脉冲让电机转动一圈则电子齿轮的计算方法如下：有：2500×预设Pr35＝１则Pr34＝10000×Pr35=2500，即Pr34=41)根据负载、机械、运行速度、运行