PLC下的两轴运动控制系统设计研究

2017-11-30潘云忠苏州健雄职业技术学院

数码世界 2017年11期

潘云忠苏州健雄职业技术学院

PLC下的两轴运动控制系统设计研究

潘云忠苏州健雄职业技术学院

现阶段，随着科技的不断进步，传统的步进电机已不能满足当前发展的需求，相关技术人员必须及时地对其进行创新，提高其综合性能，降低其出现故障的概率，进而保证其工作效率，本文主要针对PLC下的两轴运动控制系统设计研究进行探讨分析，从四个方面对其系统设计进行分析。

PLC 两轴运动控制系统研究

随着社会的发展，科技也在不断地进步，传统的步进电机的工作原理基本都是把电脉冲转化为角的位移，主要具备以下几个优点，如开环的控制结构较为简单，可靠性高，价格低等。但同时由于其起动的负载过大，有时候会出现失步现象。PLC工业计算机中的一种，其具有逻辑控制、步进控制、自诊断功能、通信联网等功能，且其可靠性也较高，通用性以及抗干扰性都比较好。因此为了顺应时代的发展，应多运用PLC控制步进电机，淘汰传统的点击，构建两轴运动控制系统，促进我国经济的发展。

1 系统的总体设计

PLC下的两轴运动控制系统主要由几个部分组成：触摸屏；PLC；驱动器；步进电机；限位开关；急停开关；编码器等。其大致工作流程如下：首先相关工作人员对触摸屏端进行操作，发出一定的控制指令，PLC受到控制指令之后，控制步进电机进行相应的指令，然后其将会带动相应的进给轴动作，最后PLC产生相应的反馈信号，并将反馈给触摸屏。

2 系统的硬件设计

PLC下的两轴运动控制系统对步进电机进行控制时一般都是采用“脉冲+方向”方式，通过PLC传递的一些信号来完成对步进电机的控制。此外，PLC还会对相应的信号进行统一的计数。而且由于其外部的一些开关和功能按钮也需分配输入端口，因此就需要选择了三菱FX3U-64MT，该PLC端口分配如下表所示。信号名称输入输出编号A 输入输出编号B

脉冲 A000 B001方向 A004 B005电机运行 A009 B010编码器 A000 B001零点限位 A003 B004正转限位 A006 B007反转限位 A011 B012点动（正向） A015 B016点动（反向） A021 B022

急停 A014启动 A023停止 A024回零 A025

3 系统的控制方案设计

PLC下的两轴运动控制系统也存在一定的不足之处。首先由于PLC本身并不具有插补计算功能，因此在进行相关计算时存在一定的难度，必须对插补算法进行一些科学合理的设计。传统的计算方法虽然很简单，但是存在一定的缺陷，不能实现两轴同时转动的计算。两轴同动法则可以解决其存在的不足，其计算原理是每次分别输出两个坐标轴进给脉冲，同时对两个数据进行对比计算，进而确定两个坐标轴进给量，根据直线合成原理可以得到一条直线。由于步进电机的输出位移量与输入脉冲数成正比，因此其速度与脉冲频率也成正比，该系统采用如下指令来实现单轴运动或两轴运动。

LDX023

MOVD0K2Y004

LDY010

DDRVAD1D2Y000Y004

LDY011

DDRVAD3D4Y001Y005

LDM8000

DHSCRD1C235Y010

DHSCRD3C236Y011

当运算开始时，PLC执行其内部的程序，同时使用D0的每个位来控制B004到B013输出口的动作。其中选择B005作为A轴电机方向的控制信号，B011作为判断B轴电机是否运行的信号，即当B010为高电平时，A轴电机会运行，同时选择B006作为B轴电机方向控制信号，B012作为判断B轴电机是否运行的信号，即当B012为高电平时，B轴电机动作。当PLC高速计数口对编码器的计数值与预设值相等时，B012或者B012将会被复位，电机就停止运行。其数据结果如下:

4 触摸屏界面的设计

PLC下的两轴运动控制系统由于其操作存在一定的难度，需要采用三菱GS2107触摸屏来进行操作控制，相关工作人员可以通过触摸屏端进行操作，实现其相关控制功能。手动模式下其操作基本如下，即进行A轴点动、B轴点动的操作。自动模式下的操作流程则大不一样，工作人员需要输入起点坐标以及终点坐标，并选择相应的电机工作模式，按下启动按钮，然后其将会根据内部梯形图，控制电机进行相应的运行。其触摸屏界面设计如下图所示。