PLC在单轴数控中的定位应用

　　摘要：文章介绍了利用PLC的高速计数功能及PLSR和PWM等应用指令，构建闭环控制系统模型，实现单轴数控的精确定位功能，分析了控制系统的基本原理，并编制了系统控制程序，具有实际应用意义。
　　关键词：单轴定位；PLC；高速计数；功能指令
　　
　　许多工作在自动生产线上的机械手，要求机械机构能够精确、可靠地定位在预定的位置上。在这类系统中，轴定位的精度问题成为产品开发的关键。通常的轴定位，是指运动轴移动的位置，由计算模块得出速度时间理论图。一般情况下，定位开始时以V0速度匀速移动一段脉冲距离，再以V0+Δv的匀速移动一段脉冲距离，以此类推一直加速到最大速度Vmax，稳定动作阶段以Vm速度移动某个脉冲距离，然后采用与加速阶段相反的顺序减速运行，最后速度变为0，结束定位动作。
　　本文选用PLC作为步进电机驱动运动系统的控制核心，展现利用PLC的高速计数功能实现位移的闭环检测反馈控制，同时利用PLC的PWM和PLSR功能指令来实现步进电机的自动加减速等功能，能较好地实现精确定位控制系统。
　　一、PLC控制步进电机运动系统的单轴数控装置.
　　要实现轴定位的精确控制，首先，需要构建闭环控制系统模型，并对轴定位系统的执行机构进行输出监控，在使用作为主控单元的控制系统中，可以利用PLC的高速计数功能读取和电机同步的编码器发出的高速脉冲信号，并对之进行计数，根据预定脉冲数和实际脉冲数的反馈，具有高速脉冲输出功能的PLC可向步进电机发出相应脉冲，从而实现步进电机的闭环控制。
　　二、控制程序流程图
　　单轴定位闭环控制程序流程图如图1所示。
　　三、I/O电气接口图
　　电气接口如图2所示，PLC采用晶体输出方式的FX2N---32MT，Y0通过PWM和PLSR指令输出脉冲，连接步进电动机的功率放大驱动器，可以控制电机转速。Y1控制电机转动的方向。YGM-40φ型圆光栅编码器产生的信号是1组高速脉冲信号，连接到PLC内部高速计数器C238、C239的输入口X3、X4上，反馈电机接受的脉冲数。
　　四、控制程序
　　程序中用C238、C239高速计数器对编码反馈脉冲进行计数，由系统进给给定距离和脉冲当量，计算出PLC要发出的脉冲数，存入D0寄存器内，同时，用D0的值对C239进行设定，系统匀速进给频率为10000Hz，加减速时间为3600ms，系统定位频率为500Hz。系统得到给定位置后，计算出脉冲量，有PLSR发出脉冲控制指令，电机有加速至匀速再减速整个定位过程，在此过程中，有脉冲编码器发出反馈信号至高速计数器计数端，若PLSR指令运行结束后，高速计数器未达到设定值，表明步进电机有失步现象，需要脉冲补偿，此时PWM功能指令执行脉冲定位频率，直至高速计数器计数达到设定值，实现了步进电机的闭环控制。核心梯形图如图3所示。
　　五、总结
　　通过研究利用PLC的功能指令和高速计数功能构建单轴定位结构的闭环控制系统，实现了对单轴定位的高精度的闭环控制，可普遍用于自动化设备的设计和改造。
　　参考文献：
　　1、郁汉琪.电气控制与PLC应用技术[M].东南大学