西門子PLC控制步進(jìn)電機(jī)分度的設(shè)計與實現(xiàn)
發(fā)布時間：2019-07-10 15:23:58來源：
總體設(shè)計方案
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。其重要特點是只有周期性的誤差而無累積誤差。步進(jìn)電機(jī)的運行要有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器這一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動，這種裝置就是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說: 控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。因此，控制步進(jìn)脈沖信號的頻率，可以對電機(jī)精確調(diào)速;控制步進(jìn)脈沖的個數(shù)，可以對電機(jī)精確定位。
在我們所設(shè)計的數(shù)控分度頭中，就是利用這一線性關(guān)系，用PLC進(jìn)行電氣控制、編寫分度算法程序，控制脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動蝸輪蝸桿對執(zhí)行工件進(jìn)行精確分度，并可實現(xiàn)調(diào)整、手動分度、自動分度等多種電氣控制。
電氣控制方案為PLC+步進(jìn)電機(jī)及可細(xì)分驅(qū)動器+數(shù)顯尺。PLC選用DVP20EH00T，AC220伏供電20點 200HZ晶體管輸出類型;根據(jù)分度精度要求考慮，選用可細(xì)分驅(qū)動器及步進(jìn)電機(jī)，考慮分度時對工件的扭矩M=FR=fNR ,計算出比較大扭矩為27Nm。按矩頻特性選取步進(jìn)電機(jī) ,選130BYG350A型三相混合式步進(jìn)電機(jī)及配套細(xì)分驅(qū)動器MS-3H130M。
西門子PLC的I/O配置如下表：
I0.0調(diào)整/分度Q0.0脈沖數(shù)
I0.1急停Q0.1花盤上升
I0.2步進(jìn)轉(zhuǎn)位Q0.2花盤下降
I0.3花盤卡緊/松開Q0.3故障指示
I0.4花盤上升/下降Q0.4方向
I0.5自動分度Q0.5
I0.6調(diào)整啟動/結(jié)束Q0.6
I0.7驅(qū)動器信號Q0.7
I0.10-I0.13孔數(shù)設(shè)置
該數(shù)控分度頭在徑向安裝數(shù)顯尺來控制徑向分度尺寸;由PLC控制步進(jìn)電機(jī)軸向分度。操作人員啟動電源 ,輸入分度數(shù)后 ,調(diào)整/分度開關(guān)置于分度位置即可實現(xiàn)手動或自動分度。在自動分度中可實現(xiàn)分度機(jī)構(gòu)的松開、上升、分度、下降、卡緊再松開的順序控制
分度算法
設(shè)總孔數(shù)為D2,總脈沖數(shù)D0，分度脈沖可計算為 :D0/D2=D4 +D5(余數(shù))。若D5=0時 ,步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)動一次,電機(jī)轉(zhuǎn)角控制脈沖均為D4。若D5≠0時 ,將D5與孔數(shù)的一半(D2/2=D8)進(jìn)行比較，若小于孔數(shù)的一半，步進(jìn)電機(jī)先按D4個脈沖分度，步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過一個分度角，余數(shù)D5累積一次，當(dāng)累積數(shù)大于D8時，步進(jìn)電機(jī)則按D4+1個脈沖分度一次，此時累積數(shù)減去D4+1脈沖的余數(shù)即D2-D5，然后再按D4個脈沖分度，依次類推直至分度完畢;若余數(shù)大于孔數(shù)的一半，步進(jìn)電機(jī)先按D4+1個脈沖分度，余數(shù)按D2-D5累積，當(dāng)累積數(shù)大于D8時，步進(jìn)電機(jī)則按D4個脈沖分度一次，此時累積數(shù)減去D4 脈沖的余數(shù)D5，然后再按D4+1個脈沖分度，依次類推直至分度完畢。這樣的分度算法，使孔與孔之間的分度誤差始終小于一個脈沖當(dāng)量，可以實現(xiàn)在3600 轉(zhuǎn)角誤差為0的分度精度要求。