基于PLC的伺服电机运动控制系统的研究

摘要：随着科学技术的发展，信息技术为推动社会生产力的提升发挥重大作用，PLC作为一种新兴的工业生产管理技术，集合了微电子、计算机、自动控制以及通讯技术等于一体的新型工业控制系统，在提高工业产值、提升效率方面发挥了重要作用，本文基于PLC的伺服电机运动控制系统的运行基础，对其单双电机的电控功能展开研究，以便为PLC伺服电机运动控制系统的应用提供参考建议。

關键字：PLC;伺服电机;运动控制系统

随着工业互联网速度的加快，产品制造工艺不断提升，对于产品的工艺精度要求也越来越高，目前，在很多工业制造企业中，已经开始大面积上线工艺系统，但是受制于行业的发展，企业精益化水平以及相关技术人才培养等缺陷，很多系统实施效果并不理想，在生产制造领域，未能提高工序的效率，例如有些企业运用步进电机运动控制系统，在看似提升了系统集成水平，但是在产出上，不仅精度无法满足要求，而且很容易产生生产失步的情况，为了有效解决这类工业生产困境，伺服电机控制系统，依靠其高精确度和强抗过载性，使得生产运营更加平稳，带来明显的经济价值，因此，基于PLC的伺服电机运动控制系统的研究对工业企业生产制造和成本管控具有重要的价值。

1 PLC伺服电机运动控制系统的实现模式

在PLC伺服电机运动控制系统的实现上，为了使其发挥出正常的功能，以此为目的提高工业产能，需要在系统设计过程中，首先需要对系统中的设备进行确认，了解其参数要求，其中对于EC20系列中关于PLC系统所对应的A/D以及I/O的延伸模块时重要环节，同时注意发挥出其人机界面的工程学使用需求。通常情况下，在工业企业中，当PLC技术被应用到伺服电机运动控制系统中去时，会以脉冲量与模拟量作为生产运营过程管控的主要参照指标，来实现快速定位和对电机进行限速的目的。在限制速度方面，则应当按照比例输出模拟的速度参数，并通过PLC技术对D/A的功能模块进行设置，使系统中的数据信息能够及时准确的被处理和转换，从而达到电压输出值能够准确的被输入到电机的伺服功能模块中去的目的，满足设备速度的要求。通常，为了实现的对电机运行区域的信息数据掌控，还会通过系统对伺服电机中的脉冲数据进行分析，掌握其运动性质，以便实现顺利转化的目标，当然，在实际的控制模式运行中，其所需要的I/O功能模块的数量是非常大的。

对于伺服电机运动控制系统运营模块来说，其定位和满足速度的要求并不是特别困难，真正的挑战在于限制管控，具体的来讲，当伺服功能接收了脉冲的数据指令之后，将会对数据进行快速的处理，完成指令中对于电压与电流的输出要求，实现以最合适的电能驱动电机的目标，并借助伺服系统的推动作用，对脉冲的数量和频率加以影响，从而实现在对电机的转速和数量进行控制的目的。事实上，基于PLC的集成功能，系统会通过PLC与电机转动的频率和绕线之间的关联关系，对脉冲信号数据进行分析，完成双机的有效配合，这个流程在系统中的实现是相对比较简单的，但是在实施闭环的管控时，需要精准的计算出脉冲在电机端的情况，从而准确掌握电机的运行状态。

2 基于PLC的伺服电机运动控制系统的实现研究

2.1 单电机的科学管控

在PLC控制系统中，只需要通过其单方位的管控命令，就可以实现对单电机的有效管控，涉及到的PLC应用技术包括PLSV/DRVI以及PDRVA等多种执行命令，其中PLSV是变速指令型运行命令，该命令的特点是会随着时间的变化，其命令速度也会做出相应的变化，是一种便捷的管理控制命令，但是该命令没有定位的功能，因此无法对工序进行及时准确的监控。DRVI命令则主要以方位的管控为主要功能，能够在运行的过程中实施准确的定位，但是，使用DRVA命令对程序方位进行管控时，电机的速度也会不变发生着改变，当方位明确之后，电机在这个过程中将会立即暂停运行，直到系统下一个指令发出之后才会重启。

基于以上两种命令的特点，在设计实施PLC系统时，一般会选择以PLSV为主要控制命令，该命令的主要功能是有效控制系统模块的平稳运行，确保设备能够稳定，另外的两个命令对系统的执行和运转起到辅助的作用，当设备处于暂停的状态时，电机将会获得明确的方位和调控指令，并对其做出回应，在系统对于各功能模块进行有效掌控之后，便能够让有效的管控功能得以顺利实现，主要体现在以下几点：一是设施设备的运行需要科学的系统支持，来实现运行管控，即在系统开启之后，通过不同的设备按钮，能够实现设备的准确定位和对应的操作，如当按下指定按钮后，设备准确操作绕点定位，随后开始暂停，等待进一步指令，当第二次按下按钮式，此时电机在绕点和终点之间来回进行往返操作运动，而当操作人员迅速按下按钮时，电机将会缓慢暂停。当设备需要再次启动时，则只要二次按下相应的按钮即可，在设备系统处于暂停或者停止的状态时，只需要通过延长按压按钮的时间便可以使电机得以复位，回归到初始状态的位置。第二，对系统的运行进行准确调控。在操控系统设备时，通过不同的按钮之间的切换，能够实现对点动的有效管理。在PLC系统编辑中，需要提前就定位阶段的速度、起点与终点位置脉冲数据等加以设置，并于伺服功能模块中的脉冲数据紧密融合，以达到相应的目标。

2.2 双电机运动控制的有效管控

双电机运动控制系统的核心是对I/O的数据参数进行管理，以提高其数量，在PLC系统功能模块中，由于其接口数量不足，必须采用拓展的功能模块，在科学地运行旋钮变阻器的同时，通过合理控制点压的方式，完成对电机运行速度的控制。而对于PLC系统功能模块中，对模拟器的处理难以实现的情况，可以利用A/D转换的能够模块加以处理来实现，使变阻器中的电压数据能够得到有效的转化，并实现数据参数的合理输出。

事实上，在双电机系统运行的过程中，通过科学合理的操作，是能够发挥出转向的作用的，让整体的运行效率变得更高。

3 结论

通过系统功能的分析，可以发现，基于PLC的伺服电机运动控制系统的研究是工业系统生产控制程序中关键的研究内容，需要应用多种专业知识进行集成，在认真设计的基础上加强对环节控制的研究，使其系统功能能够高效运转和协同，对于提高生产效率，降低生产制造成本具有重要的意义，本文基于PLC伺服电机运动系统控制研究，在伺服电机驱动模块和PLC相关扩展功能上加以延伸和分析，明确了对于系统设计工作的重点方向，尤其在控制技术、单双电机速度匹配及系统的启动与停止控制方面进行重点研究分析，对各模块的功能扩展，以及问题的优化方向展开探讨，总体来看，对于伺服电机运动控制系统的应用还需要在实际的场景中加以优化，提升系统融合能力和模块功能扩展的可行性。

一、 参考文献

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[2].吉红，夏春茂，王凤桐.基于PLC的伺服电机位置控制系统研究[J].科技经济导刊，2016，20（15）：150-155.

[3]. 陆幸骏，包晔峰，杨可. 基于PLC的两轴运动控制系统设计[J]. 锻压装备与制造技术，2015，17（01）：23-24.

作者简介：吴宗（1984.12-），男，湖南湘潭，中级工程师，本科，研究方向：工业自动化、智能制造。

校级科研项目：基于球头拉杆自动上料装置的关键技术研究（编号2019KQ14）