基于PLC的伺服电机应用现状分析

唐金杰

摘要：随着PLC技术在伺服电机的控制系统中的应用，伺服电机的速度及位置控制等方面变得更加精确，使得伺服电机的功能更加完善、设备更加可靠。本文基于PLC的伺服电机的应用现状进行了分析。首先对伺服电机和PLC技术的相关原理及主要工作特点进行了总结，其次，从在伺服电机运动过程的控制系统中、在实现输送机械手精确定位的控制系统、在自动灌浆机的伺服电机中、在伺服电机的位置控制及在伺服电机智能调速等五个方面详细分析了基于PLC技术的伺服电机应用现状，对其各种应用原理及应用特点进行了分析。本文的研究结果对于指导PLC技术更好地应用于伺服电机方面具有重要意义。

关键词：PLC;伺服电机;控制系统;应用现状

1     伺服电机及PLC技术概述

1.1  伺服电机概述

MAC永磁交流伺服电机及其驱动系统是在上个世纪70年代后期推出的，这些都标志着新一代的伺服装置技术已经完全进入了实用化的阶段。一直到20世纪80年代中后期，整个交流伺服装置的市场都逐渐转向了模拟交流运动伺服系统。早期的交流模拟系统在其诸如零漂、精度、可靠性、抗干扰和柔性等诸多方面都存在着很大的不足，基本上不能完全满足交流运动设计和控制方面的技术要求，近年来随着数字控制处理器系统的出现，系统的控制部分的相关操作可以完全由依靠数字控制软件驱动进行。伺服驱动电机可使物体的速度控制、位置控制的精度得到大大提高，通过将物体的电压及一些输出信號自动转化为伺服电机的转速和转矩进行驱动控制的对象。伺服驱动电机转子的转速直接接受伺服电机输入信号的控制，而且反应快速。伺服电机分为直流和交流伺服电机两大类，其主要的特点之一就是当信号输入电压为0 时不会出现的物体自转现象，随着转矩的增加，转速匀速下降。伺服主要靠对应的脉冲来进行定位，伺服驱动电机本身每接收到1 个对应的脉冲，就可以使伺服电机旋转

1个与脉冲相对应的方向和角度，从而能够实现脉冲位移的功能。

1.2  PLC技术概述

可编程控制器或逻辑计算机控制器（PLC），具有自动化微处理器的功能。是一种用于进行自动化编程控制的嵌入式数字运算控制器，可以满足数据随时储存与自动化的执行工作。目前可编程逻辑控制器由CPU、输入

/输出控制接口、指令及其数据内存、数字模拟信号转换、电源等功能控制单元部分组成。早期的功能简单的可编程计算机控制器模块已经基本地具有了包括单机逻辑远程控制、多机远程通信、模拟远程控制、时序远程控制等功能，名称也随之改为了可编程逻辑控制器。

2基于PLC的伺服电机的应用现状分析

2.1  在伺服电机的运动控制系统中的应用

伺服电机的运动系统需要完成运动距离的控制、旋转角度的控制、运动位置的控制及运动路经的控制等多种运动的控制，S7-1200PLC在作为一种非常紧凑的PLC产品，具有良好的稳定性和可靠性。PLC在伺服电机的运动程序控制系统的应该中，需要完成主动寻找运动原点、向右移动、向左移动及回到原点等4 个步骤，应用结果表明S7-1200PLC在伺服电机的运动控制系统中的应用，能够很好地对伺服电机的运动进行控制，使得控制系统的稳定性得到大幅度提高。

2.2  在输送机械手精确定位的控制系统的应用

机械手工业生产中的应用可以使得工业水平及产品质量得到保证，同时劳动者的工作强度也得到一定程度的减少，劳动者的工作效率得到提高。伺服电机、伺服驱动器及相关的传动部件组成了伺服驱动运动系统，从而进一步组成输送机械手的控制系统。PLC技术在输送机械手控制系统在输送机械手精确定位的控制系统中应用了PLC技术、伺服驱动技术以及气动技术，从而可以满足输送机械手完成精确定位的需求。通过实际应用表明，该控制系统具备定位比较精确、运行相对可靠和实用性比较强的特点，能够完全实现精确定位的功能。

2.3  在自动灌浆机的伺服电机中的应用

对于当前的自动灌浆机而言，不骗普遍存在生产效率低，自动化以及集成化低的现实问题，对于工业生产的效率会因此收到很大影响。灌浆机的工艺流程如图1 所示，灌浆机主要生产工艺流程包括触摸屏参数的输入、夹板宽度的设定、进瓶计数、锁夹定位、灌装机定位、灌浆、锁夹打开及出瓶等。位置伺服驱动器主要由位置、速度控制单元及驱动单元等三个部分组成，图2 所示为自动灌浆机中伺服电机位置伺服控制方式的原理图。应用结果表明基于PLC技术伺服电机能够实现自动灌浆机的精确定位问题。

2.4  在伺服电机运动位置控制中的应用

随着信息技术的不断发展，对于伺服电机的位置控制问题已经变得相对比较容易，未来对于基于PLC的伺服电机的位置控制的主要研究方向将是对于伺服电机的位置控制中速度及控制精度的研究，S7-200PLC用于伺服电机的位置控制中的控制措施主要包括高速脉冲输出控制、EM253位置控制、RS232串口通信控制及其综合控制等四个部分。由于S7-200PLC自身具备非常优秀的性能，能够很好地实现对伺服电机的位置控制。在实际的应用过程中，应该对S7-200PLC的控制方式加强学习，并根据相关具体情况制定出合理、完整的控制策略，比便于更好地完成对伺服电机的位置控制的需求。

2.5  在伺服电机智能调速方面的应用

由于PLC具有硬件的通用性较强、程序编辑相对简单、软件系统更加灵活等方面的优势，因此PLC技术被广泛应用于工业领域，能够很好的完成对开关量及模拟量的控制。在基于PLC技术的伺服电机的智能调速的应用之中，首先对于伺服电机的选择之中应该保证系统在加速及减速、动态及静态等过程中的稳定性，同时应该保证伺服电机具备动态运行过程相对来说比较平稳、具备较强的抗干扰能力。通过对基于PLC技术的伺服电机的智能调速方面的实际应用效果的验证，结果表明该系统的在误差率方面远远低于传统的伺服控制系统的误差率，具有很高的精度。并且该套系统具备传输速度更快、效率更高、使用更加方便、系统的误差率更低等优势，PLC技术的应用，使得伺服电机调速系统有效性和实用型得到大大提升。

总结

近些年来，基于PLC技术的伺服电机的应用越来越广泛，本文对其应用现状进行了分析。首先总结了伺服电机和PLC技术的相关原理及主要工作特点，其次，详细分析了基于PLC技术的伺服电机的五个方面的应用实例，包括在伺服电机运动过程的控制系统中、在实现输送机械手精确定位的控制系统中、在自动灌浆机的伺服电机中、在伺服电机的位置控制及在伺服电机智能调速等方面的应用，对其各种应用原理及应用特点进行了分析。总的来讲，PLC技术的应用，使得伺服电机的相关特性得到一定程度的提高，具有很好的应用市场及应用前景。本文的研究结果对于指导PLC技术更好地应用于伺服电机方面具有重要意义。

参考文献：

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