理论教育 位置和运动控制的高效应用

位置和运动控制的高效应用

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:位置控制模块提供有脉冲输出口,可按要求向输出口发送预定频率及数量的脉冲,再通过驱动器以带动步进电动机,以实现位置(位移)控制。位置控制模块型别很多,各厂商有各厂商的产品系列。欧姆龙称之为运动模块,分别可进行2及4轴位置控制。还有欧姆龙的CS1W-MCH71,也称为运动模块。FM451为三通道定位模板,可用于快、慢速运动位置控制。

位置和运动控制的高效应用

位置控制模块提供有脉冲输出口,可按要求向输出口发送预定频率及数量的脉冲,再通过驱动器以带动步进电动机,以实现位置(位移)控制。它没有脉冲输入口,不接收反馈输入脉冲。因而只适合于开环控制。

还有运动控制模块,其特点是它既有脉冲输出口,还有脉冲量读入口。所以除了可发送预定频率及数量的脉冲,还可接收脉冲反馈信号。因而可使用交流伺服电动机,用闭环的方法实现运动控制,从而可获得更好的运动控制效果。

这些模块,根据脉冲量输出控制的坐标数不同,有1个坐标、2个坐标及多个坐标。位置控制模块型别很多,各厂商有各厂商的产品系列。

1.位置、运动控制模块简介

(1)欧姆龙大、中型机的位置控制单元有很多型别。如C200H的NC112、NC211、NC113、NC213、NC413、C200HWNC413/213/113及CJ1W的NC113、213、413、133、233、433等。这些单元接受PLC指令或自身存储的数据,向电动机驱动器输出脉冲信号,分别运用不同的驱动方案及接线,进行单轴控制、双轴控制或四轴的定位控制。

再如,CJ1W-NC113/213/413/133/233/433。分别可进行1、2及4轴位置控制。每轴可预先设置100个位置、100个速度。加、减速可设置为梯形或S曲线。可用CX-Position软件编程。

还有CS1W-MC421/221。欧姆龙称之为运动模块,分别可进行2及4轴位置控制。最大位置值-39999999到39999999。可使用数控制G语言编程。可进行直线、圆弧、螺旋线等插补运算。可分任务编程。最多任务分别为4个或2个。每个任务可有25个或50个程序。可用CX-Motion软件编程。

还有欧姆龙的CS1W-MCH71,也称为运动模块。可控制多达32轴。可实现各种形式的运动控制。如单轴运动,多轴插补控制和同步控制。可使用高速伺服通信,实现分布控制(使用Yaskawa公司技术),以简化系统配线。最大位置值-2147483648~2147483647。可分任务编程。最多任务8个。每个任务可有256个程序。要使用MCH的MC-Mel的专用软件编程。

(2)西门子S7-200机有EM253位控模块,可提供单轴开环移动控制。速度可在每秒12个脉冲至每秒200000个脉冲选定。具有急停、S曲线或线性的加速减速功能。还提供可组态的测量系统,既可以使用工程单位,如英寸或厘米,也可以使用脉冲数。还提供可组态的反向(backlash)补偿。还提供连续操作,最多可提供多达25组的移动方案,每组最多可有4种速度。还提供4种不同的参考点寻找模式,每种模式都可对起始的寻找方向和最终的接近方向进行选择。而且可使用STEP 7-Micro/WIN编程软件。生成模块所使用的全部组态,为它的使用提供很大方便。(www.daowen.com)

再如,S7-300机有:FM351、FM353、FM354、FM 357,S7-400机有:FM451、FM453,等模块或模板。

FM351模块可用于控制可变级电动机和控制标准电动机的变频器。FM353可控制较高脉冲速率步进电动机。FM354可用于对动态性能、精度和速度都有高要求的复杂的往复进给运动。FM 357可进行4个插补轴的协同定位,既能用于伺服电动机,也能用于步进电动机。

FM451为三通道定位模板,可用于快、慢速运动位置控制。FM 453是智能的三通道模板,通过各种伺服和/或步进电动机,可实现范围较宽的定位控制。从简单的点对点定位,到需要快速响应、高精确度和高速度的复杂模型的加工等都可进行。

(3)三菱FX机为小型机,除了有脉冲输出点,还另有脉冲输出模块。如FX2N-1PG、FX2N-10PG、FX2N-10GM、FX2N-20GM等。FX2N-1PG:有多定位模式,1轴,频率可为10Hz~100kHz。设定最大脉冲数为999999。FX2N-10PG:多定位模式,1轴,最高频率可达1MHz。并可按S型加、减速。FX2N-10GM:可自身独立工作,1轴,可连接绝对位置检测,最高频率可达200kHz。FX2N-20GM:2轴,具有直线插补与圆弧插补功能。另有编程语言Cod语言

Q型机有的QD75P1、QD75D1、QD75M1(以上为单轴)、QD75P2、QD75D2、QD75M2(以上为双轴)、QD75P4、QD75D4、QD75M4(以上为4轴)。可实现点到点(PTP)控制,轨迹(直线、圆)控制,速度、位置切换控制及位置、速度切换控制。定位范围为-2147483648~2147483647。脉冲速度P型为1~200kHz,D型为1MHz,M型为10MHz。可自动梯形或S型加减速。

2.位置、运动控制模块使用

使用位置、运动控制模块进行对象的位置、运动控制,要做的主要工作是,首先要根据要求及模块的特性做好硬件安装、接线及地址、输入模式、输出模式、工作参数等设定,进行相应的配置或组态。为模块正常工作建立条件。

当然,为了使用好这些模块,实现所要求的控制还是要编写相关程序。然而使用这些模块编程,特别是使用运动模块的编程,已不是PLC意义上的编程了。它是数控编程。它有自身的编程控平台、语言(如数控G语言)及算法。看起来虽复杂,但由于其界面友好,只要熟悉有关软件或工具,实际编程是不太难的。当然,作为PLC控制程序的一部分,还要编写一些与顺序控制或其他控制相协调、交换数据及有关的初始化程序。这些程序与其他类似控制程序差别不大,所以不再另做介绍了。

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