浅析PLC对伺服电机的精确定位控制

浅析PLC对伺服电机的精确定位控制
陈青
【摘要】伺服电机在闭环控制系统中具有控制简便，控制精度高等优点，本文介
绍了 PLC 对伺服电机的定位和控制方法。

【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2014(000)010
【总页数】2页(P15-15,14)
【关键词】PLC;伺服电机;精确定位
【作者】陈青
【作者单位】西北工业学校 710000
【正文语种】中文
PLC是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，其广泛应用于工业生产。

一方面,PLC稳定可靠，使用寿命长，由三菱、西门子等厂家研制的PLC，其MTBF（平均无故障时间）可达20万小时以上。

另一方面,PLC的扩展性好，增加相应模块即可实现多种功能，如AD／DA功能，波形输出功能，PID模糊控制等。

PLC编程逻辑清晰，简单易学，一线技工人员也可熟练应用，因此在工业控制中，应用PLC控制步进电机或伺服电机较为常见。

伺服电机本身仅作为执行电机在控制系统中充当执行元件，为实现精确的控制要求，工业上一般都设计相应的交直流伺服系统来控制伺服电机，它主要由伺服控制器、伺服驱动器、伺服电动机和编码器组成。

一般伺服控制器多为PLC,也可以是定位
模块，伺服驱动器又称放大器，它是交流伺服系统的核心，为伺服电机提供幅值和频率可调的交直流电源。

编码器与伺服电机同轴，系统通过接收编码器发出的脉冲，检测转速和位置。

其组成结构如下图。

系统工作时，PLC输出脉冲信号确定伺服电机的转数，与伺服电机同轴的编码器
发出脉冲，驱动器每接收1个脉冲，就意味着伺服电机旋转1个脉冲对应的角度，实现位移。

PLC的脉冲信号和编码器的脉冲信号在驱动器处进行比较，达到一一
对应的关系，构成闭环系统。

由此伺服系统知道自己发出和接收的脉冲信号，若两者相等，即表明电机转数已达到要求，从而能够精确控制电机转动，实现精确定位。

伺服电机控制系统精度可达到0.001mm。

出的PLC，直接计算好伺服电机的转数或要走的距离，按比例发脉冲给伺服驱动
器就即可，此外，还需1个控制方向信号的OUT端控制电机顺转或逆转，这个口可以是个非高速口。

PLC控制系统I/O接线图如图2。

原点定位原理如下：原点是位置控制中的基准点，设置好原点位置，后面的位置控制才有意义，因此在定位脉冲发送前必须进行原点控制。

当发送原点定位命令后，电机开始按参数设定的速度加速，然后匀速直到光电感应开始，然后以一个比较低的速度继续运行，直到结束，此时原点位置被自动记录在PLC中，以后的位置控
制指令，都以该原点坐标为参考。

3.2 设置伺服电机驱动器的参数
(1)Pr02----控制模式选择，设定Pr02参数为0，表示位置控制模式。

(2)Pr10，Pr11,Pr12----增益与积分调整，运行中根据伺服电机运行情况进行调整,达到伺服电机运行平稳。

(3)Pr40----指令脉冲输入选择，默认为光耦输入(设为0)。

(4)Pr41，Pr42----控制伺服电机运转方向。

(5)Pr46,Pr4A,Pr4B----电子齿
3.1 PLC控制伺服电机
伺服电机有三种控制模式：速度控制、位置控制、转矩控制，本文介绍位置模式的控制方法。

对于晶体管输
轮比设定。

其作用是控制电机运转速度与控制器发送一个脉冲时电机的行走长度。

本文中设定参数为：Pr4A=0，Pr46=100，Pr4B=20。

3.3 PLC梯形图
上位机设定伺服电机旋转速度单位为（转/分），行走长度单位为(0.1mm);伺服电机设定为1000个脉冲转一圈，则每转一圈的行走长度10mm，故PLC发出一个脉冲的行走长度为0.01mm(一个丝)。

以松下PLC和Minas A4系列伺服驱动器为例，程序如图3所示。

程子华，刘小明．PLC原理与编程案例分析【M】．北京：国防工业出版社，2010
李金城，PLC模拟量与通信控制应用实践【M】．北京：电子工业出版社，2011。