PLC控制伺服电机的应用设计探讨

李军　徐永胜　赵志川　綦宗升　王爽

摘 要：本文将在自动控制plc的基本概念和系统结构上，深入探讨plc自动控制系统以及伺服电机的实际应用和设计。

关键词：plc;伺服电机;应用设计

前言

在现代科学信息技术不断发展的同时和基础上，伺服电机的技术也在逐步发展和完善，并已广泛应用于许多工业领域，如传感器和智能计算机控制的领域、自动控制的领域等。此外，在许多现代的电器设备和许多自动化的设备中，伺服电机的技术也是非常重要的，甚至可以是电器设备不可缺少的。因此，本文对采用plc自动控制的伺服驱动电机的技术应用以及设计问题进行了较好的研究和分析。

一、PLC概述

plc控制器是主要通过对数字控制器的运算和操作进行可编程控制的数字化装置，被广泛简称为可编程数字控制器，是主要针对各种工业应用环境进行开发的可编程控制装置。plc控制技术包括了计算机控制技术、通信控制技术和各种自动控制技术。微处理器可以通过一个可编程的存储器精确地进行生产过程信息的存储。其核心组成部分主要是一个微处理器。一个可编程的控制器广泛应用于各种工业生产，可精确地控制整个生产的过程。该系统的控制器主要具有通过对输出和输入控制功能的特点来控制整个生产过程的开关量和程序的模拟量。一个可编程的控制器主要由系统存储器、微处理器、编程盒、输入/输出控制部件等组成。

PLC操作简单，应用广泛，抗干扰能力强。如果应用于伺服马电机控制的话，系统整体的性能显著提高。

二、PLC控制伺服电机的应用设计分析

伺服电机驱动器是将设备的数字角和输入脉冲信号序列转换为控制机械角位移或机械角旋转运动速度的一种控制元件。在伺服电机控制设备的过程中，只有输入脉冲信号序列等控制信号序列可以通过一个致服电机驱动器来进行调节，即控制设备的数字旋转运动方向、速度和机械角位移。这也是和其他伺服电机不同的主要控制原因。

考虑到设备plc和伺服编码器电机控制系统的主要性能特点，本设计将系统的结构设计分为几个主要的部分：

（1）电源的方面：本设计使用ac220v为系统的运行控制器提供开关电源的支持，使用设备dc24v的开关电源为设备plc伺服电机控制脉冲信号、伺服电机控制信号等设备提供開关电源;整个控制系统是操作的一个关键环节，控制整个系统的运行。

（2）本设计主要以plc为系统的控制核心，实现系统的信息交互与运营商和伺服电机设备之间通过伺服器的i/o信号，根据之前的逻辑存储伺服驱动程序，将信息交互控制系统中的信号发送给相应的伺服驱动程序，即实现信息交互控制的设备和伺服编码器电机;

（3）控制设备的精度：为了满足各种设备的信息控制精度和性能要求，还必须综合考虑设备plc能实现提供的最大脉冲编码器频率、伺服器电机能实现脉冲接收的最大脉冲编码器频率、伺服编码器电机的脉冲编码器电机控制精度以及与伺服器的信息交互响应性能。

三、对于系统细节的有效处理

PLC在伺服电机中的应用主要涉及两个方面：PLC和伺服电机。因此，从这两个方面来处理细节问题：

（1）伺服电机作为伺服系统的核心，因为主要负责能量转换，所以和其他马达相比，转换效率高，构造简单的特征是必要的。伺服执行式电机系统又称自动执行式伺服电机。在自动控制的系统中，作为马达执行的重要一环，可以通过根据伺服电机对应的马达执行命令自动控制执行信号调整并优化马达的执行速度和马达执行方向。基于提高精度、效率和执行快速性的系统设计目标，本文主要选用了松下公司的minasaepo系列的交流自动伺服系统。由于其内部主要控制部分信号为32位的iadsp，因此主要采用了ig-btpwm控制的方式。因此，整个伺服电机系统的响应速度快，体积小，能够很好地满足小型纺织机械、数控机床等应用领域的快速发展应用需要。

（2）速度控制的方面。对速度的控制主要是保证速度控制设备用户能够根据马达用户的要求和指示在到达第一时间对马达进行相应的马达速度控制调整。对速度的控制系统是一种反馈速度控制的系统。在系统的运行中，plc通过接收马达指令控制信号，启动或暂时停止马达伺服驱动器，模拟信号，有效地控制马达的功率和转速，从而有效实现速度控制系统所要求和的目标;

（3）增益自动调节方面。在将电机应用于伺服控制电机时，需要根据系统的指令自动完成伺服电机相应的增益调整任务，不能过迟或者频率过调。因而实现这一增益调整目标的关键手段就是伺服电机自动控制系统增益的自动调整。目前对于伺服电机增益的自动调整主要有自动的调整和手动的调整两种常用的方式。与两种手动调整方法的基本优点相比，前者更适用。一般来说，电机的固有频率过低就会直接影响系统的伺服控制电机的系统增益自动调整。伺服电机的固有频率如果过低的话，伺服系统就不能及时得到迅速的振动和响应，这是其特性。

结语

由此证明，将plc技术应用于对伺服驱动电机的控制系统可以极大地提高自动定位伺服电机控制系统的效率和性能，降低控制系统结构的复杂性。随着伺服电机技术的进步和发展，plc在工业伺服驱动电机控制系统中的广泛应用将会发展成为未来的必然趋势。

参考文献

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