本文以松下FP1系列PLC和A4系列伺服驅(qū)動(dòng)為例，編制控制伺服電機(jī)定長正、反旋轉(zhuǎn)的PLC程序并設(shè)計(jì)外圍接線圖，此方案不采用松下的位置控制模塊FPG--PP11122122等，而是用晶體管輸出式的PLC，讓其特定輸出點(diǎn)給出位置指令脈沖串，直接發(fā)送到伺服輸入端，此時(shí)松下A4伺服工作在位置模式。在PLC程序中設(shè)定伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，單位為（rpm），設(shè)伺服電機(jī)設(shè)定為1000個(gè)脈沖轉(zhuǎn)一圈。PLC輸出脈沖頻率=（速度設(shè)定值/6）*100（HZ）。假設(shè)該伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)直線定位精度為±0.1mm，伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈滾珠絲杠副移動(dòng)10mm，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要的脈沖數(shù)為1000，故該系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量或者說驅(qū)動(dòng)分辨率為0.01mm(一個(gè)絲)；PLC輸出脈沖數(shù)=長度設(shè)定值*10。
以上的結(jié)論是在伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)定完的基礎(chǔ)上得出的。也就是說，在計(jì)算PLC發(fā)出脈沖頻率與脈沖前，先根據(jù)機(jī)械條件，綜合考慮精度與速度要求設(shè)定好伺服電機(jī)的電子齒輪比！大致過程如下：
機(jī)械機(jī)構(gòu)確定后，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的行走長度已經(jīng)固定（如上面所說的10mm），設(shè)計(jì)要求的定位精度為0.1mm(10個(gè)絲)。為了保證此精度，一般情況下是讓一個(gè)脈沖的行走長度低于0.1mm，如設(shè)定一個(gè)脈沖的行走長度為如上所述的0.01mm，于是電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要脈沖數(shù)即為1000個(gè)脈沖。此種設(shè)定當(dāng)電機(jī)速度要求為1200轉(zhuǎn)/分時(shí)，PLC應(yīng)該發(fā)出的脈沖頻率為20K。松下FP1---40T的PLC的CPU本體可以發(fā)脈沖頻率為50KHz，完全可以滿足要求。
如果電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈為100mm，設(shè)定一個(gè)脈沖行走仍然是0.01mm，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要脈沖數(shù)即為10000個(gè)脈沖，電機(jī)速度為1200轉(zhuǎn)時(shí)所需要脈沖頻率就是200K。PLC的CPU輸出點(diǎn)工作頻率就不夠了。需要位置控制專用模塊等方式。
有了以上頻率與脈沖數(shù)的算法就只需應(yīng)用PLC的相應(yīng)脈沖指令發(fā)出脈沖即可實(shí)現(xiàn)控制了。假設(shè)使用松下A4伺服，其工作在位置模式，伺服電機(jī)參數(shù)設(shè)置與接線方式如下：
一、按照伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器說明書上的“位置控制模式控制信號接線圖”接線：
pin3(PULS1)，pin4(PULS2)為脈沖信號端子，PULS1連接直流電源正極(24V電源需串連2K左右的電阻),PULS2連接控制器(如PLC的輸出端子)。
pin5(SIGN1)，pin6(SIGN2)為控制方向信號端子，SIGN1連接直流電源正極(24V電源需串連2K左右的電阻)，SIGN2連接控制器(如PLC的輸出端子)。當(dāng)此端子接收信號變化時(shí)，伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向改變。實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)方向由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的P41，P42這兩個(gè)參數(shù)控制，pin7(com+)與外接24V直流電源的正極相連。pin29(SRV-0N)，伺服使能信號，此端子與外接24V直流電源的負(fù)極相連，則伺服電機(jī)進(jìn)入使能狀態(tài)，通俗地講就是伺服電機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好，接收脈沖即可以運(yùn)轉(zhuǎn)。
上面所述的六根線連接完畢(電源、編碼器、電機(jī)線當(dāng)然不能忘)，伺服電機(jī)即可根據(jù)控制器發(fā)出的脈沖與方向信號運(yùn)轉(zhuǎn)。其他的信號端子，如伺服報(bào)警、偏差計(jì)數(shù)清零、定位完成等可根據(jù)您的要求接入控制器構(gòu)成更完善的控制系統(tǒng)。
二、設(shè)置伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)。
1、Pr02----控制模式選擇，設(shè)定Pr02參數(shù)為0或是3或是4。3與4的區(qū)別在于當(dāng)32(C-MODE)端子為短路時(shí)，控制模式相應(yīng)變?yōu)樗俣饶Ｊ交蚴寝D(zhuǎn)矩模式，而設(shè)為0，則只為位置控制模式。如果您只要求位置控制的話，Pr02設(shè)定為0或是3或是4是一樣的。
2、Pr10，Pr11,Pr12----增益與積分調(diào)整，在運(yùn)行中根據(jù)伺服電機(jī)的運(yùn)行情況相應(yīng)調(diào)整,達(dá)到伺服電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。當(dāng)然其他的參數(shù)也需要調(diào)整(Pr13，Pr14,Pr15,Pr16，Pr20也是很重要的參數(shù))，在您不太熟悉前只調(diào)整這三個(gè)參數(shù)也可以滿足基本的要求.。
3、Pr40----指令脈沖輸入選擇，默認(rèn)為光耦輸入(設(shè)為0)即可。也就是選擇3(PULS1)，4(PULS2)，5(SIGN1)，6(SIGN2)這四個(gè)端子輸入脈沖與方向信號。
4、Pr41，Pr42----簡單地說就是控制伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向。Pr41設(shè)為0時(shí)，Pr42設(shè)為3,則5(SIGN1)，6(SIGN2)導(dǎo)通時(shí)為正方向(CCW)，反之為反方向(CW)。Pr41設(shè)為1時(shí)，Pr42設(shè)為3,則5(SIGN1)，6(SIGN2)斷開時(shí)為正方向(CCW)，反之為反方向(CW)，正、反方向是相對的，看您如何定義了，正確的說法應(yīng)該為CCW，CW。
5、Pr48、Pr4A、Pr4B----電子齒輪比設(shè)定。此為重要參數(shù)，其作用就是控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與控制器發(fā)送一個(gè)脈沖時(shí)電機(jī)的行走長度。
其公式為：
伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈所需的脈沖數(shù)=編碼器分辨率×Pr4B／(Pr48×2^Pr4A)
伺服電機(jī)所配編碼器如果為：2500p/r5線制增量式編碼器，則編碼器分辨率為10000p/r
如您連接伺服電機(jī)軸的絲桿間距為20mm，您要做到控制器發(fā)送一個(gè)脈沖伺服電機(jī)行走長度為一個(gè)絲(0.01mm)。計(jì)算得知：伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要2000個(gè)脈沖(每轉(zhuǎn)一圈所需脈沖確定了，脈沖頻率與伺服電機(jī)的速度的關(guān)系也就確定了)。
三個(gè)參數(shù)可以設(shè)定為：Pr4A=0，Pr48=10000，Pr4B=2000，約分一下則為：Pr4A=0，Pr48=100，Pr4B=20。
從上面的敘述可知：設(shè)定Pr48、Pr4A、Pr4B這三個(gè)參數(shù)是根據(jù)我們控制器所能發(fā)送的最大脈沖頻率與工藝所要求的精度。在控制器的最大發(fā)送脈沖頻率確定后，工藝精度要求越高，則伺服電機(jī)能達(dá)到的最大速度越低。松下FP1---40T型PLC的程序梯型圖如下：
