许鹏飞
共享智能装备有限公司 宁夏银川 750021
摘要：近年来，我国各个行业及领域广泛应用了PLC，对企业实现生产自动化奠定了重要的基础。特别是PLC伺服电机运行控制系统的设计及实施，使电机运动质量与效率得到了进一步提升。本文结合PLC伺服电机运行控制系统设计标准，以S7-1200为例，利用对程序与硬件的设计，保证了运动控制的精准性。
关键词：PLC；伺服电机；运行控制
前言：伺服电机具有多重优点，如扛过载能力强、运行稳定、高速性能好以及精准度高等，已广泛应用在企业生产中。但由于伺服电机大多使用的是NC数控系统，不仅运行成本高，且控制系统极为复杂，无法有效对接以PLC为主的控制器生产线，使得经济效益不是十分可观。故而，在生产自动化水平的进一步提升下，为了最大程度保障产品精度性，就必须重视基础设计，通过对伺服电机运行控制准确性的提升，全面改善系统的生产效率与性能，从而实现经济效益最大化，降低企业的生产成本。
1基于PLC伺服电机控制系统设计分析
PLC控制系统是一种专门用于工业生产的数字运算操作电子装置，其应用了一类可编程存储器，可满足内部存储、执行逻辑运算、顺序控制、定时、技术以及算数操作等要求，可以说是工业控制的核心。就我国工业生产现状来看，大部分依然是采用的步进电机运动系统，其应用的步进电机步距角最小为0.36°（与电机转动一圈需要1000个脉冲相当），精度比较低，并且经常会出现失步问题，难以满足高精度生产工艺。相比来讲伺服电机无论是在精度、速度、抗过载性能、响应速度、运行稳定性以及运行温度等方面均具有更大优势。基于PLC进行伺服电机控制系统的设计，可以在原来的步进电机运动系统基础上，做进一步的优化，使得系统能够更好的适应高精度生产要求。其中需要就目前所应用NC数控系统进行优化，解决其与PLC主控制器生产线无法有效对接的难题，满足高效生产的核心要求。
2伺服电机控制系统分析
2.1运行控制模型
如图1所示，伺服电机运行控制模型可用于构建伺服电机运动控制系统。光电传感器由SQ05和SQ1表示，处于运动控制的左右极限；微动开关由SQ7和SQ2表示，位于运动轴的左右极限；NPN感应式传感器以SQ4、SQ3和SQ2为表示，可实现金属滑块位置的感应测量。
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2.2运动控制要求
可以将伺服电机运行分为四个阶段进行分析：首先，找到SB1按钮并按下进行启动，这时滑块可以随意在各位置上查找SQ4原点，当滑块在查找时遇到SQ1和SQ5可以做到自动反转；其次，向右运动2厘米时，滑块会自动停止，暂停5秒后再向左方向开始转塔运动，直到停留在SQ3位置；再次，持续5秒停止时间后，会继续向左运行，到达SQ2位置后再次停止；最后，滑块停留5秒后，会返回到最开始的SQ4原点，至此整个运动过程结束。若是在滑块运行时，滑块与SQ5、SQ1、SQ6、SQ7左右限位或者按下SB2停止按钮，就会终止系统运行。
3基于PLC伺服电机运动控制系统设计
3.1系统硬件设计
3.1.1PLC选型
为满足工业生产要求，伺服电机运行控制系统的设计要求越来越高，需要在原有基础上进一步提高稳定性和江都。以本次所研究的运动控制模型和伺服电机运动系统控制要求为基础，系统内的五个传感器和两个按钮，在实际设计过程中，应有与其对应的7路数字量输入，并且为了有效控制伺服电机的方向及旋转，还应额外配备一组高速脉冲输出口。为切实满足系统设计要求，在对PLC选型时，需要综合稳定性、精度以及成本等多方面要求，最后系统的主控制器选择了晶体管型的PLC，不仅有三组高速脉冲输出，还有6输出与7输出。
3.1.2设定伺服驱动器参数
伺服驱动器主要用于控制伺服电机，常见的控制方式多是通过位置、速度以及力矩等，做到高精度传动系统定位。在系统设计时，需要结合不同控制方式来对科学设置伺服驱动器的各项参数。遵循运动控制标准和运动控制模型，可运用台达B2系列伺服驱动器，设置伺服电机圈脉冲为10000，并实施位置控制方法。台达B2系列伺服驱动器内置编码器的分辨精度处于16万，在设置电子齿轮比的分母与分子时，分别采用P1-45和P1-44，故而伺服电机旋转一圈，使用分辨率除以电子齿轮比就可以得到对应PLC发送脉冲的个数，具体公式如下：
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3.2系统程序设计
3.2.1运动轴组态
结合硬件I/O分配条件与运动控制系统设计标准，在运动轴组态内应设置回原点参数、控制方法、位置限制以及工艺对象等各个方面。其中，运动轴的控制方法可以使用PTO脉冲控制，测量单位以mm为标准；脉冲输出口设置为Q0.0，并且激活Q0.1的方向输出；启用硬限位开关I0.6与I0.2，来与运动轴的SQ1、SQ5左右限位相对应，且全部为高电平触发。最后定义I0.5即SQ4为主动归为原点，并且以逼近原点的方向为负方向，以及允许硬限位开关处自动反转。
3.2.2运动控制程序
结合伺服电机控制系统标准，运行控制可分为四个阶段，分别为原点归位、间断左移、右移固定距离以及主动寻原点。对各种MotionControl模块予以选择时，要基于不同的运动阶段，即MC_MoveAbsolute绝对位移模块与原点归位相对应；MC_Halt模块与伺服电机暂停相对应；MC_MoveRelative相对位移模块与主动寻原点归位相对应。其中，MC_MoveRelative相对位移指令与伺服电机间断移动相对应，利用定位较大的位移，使用I0.4与I0.3传感器触发MCHalt运动轴停止指令，实现与TON接通延时定时器和TP脉冲定时器的配合。
结束语：
综上所述，在工业化水平的不断提升下，为了满足实际应用需求，亟需重视对伺服电机运动控制系统的优化设计，以此来降低投入成本，提升系统的精确度。因此，在利用PLC设计伺服电机运动控制系统的过程中，首先应明确各种设计条件，了解伺服电机运动控制系统的相关规定标准，再开展各种模块的设计，通过做好各方面的调试工作，及时改善观察中存在的问题，从而为系统的稳定、安全、可靠运行保驾护航。
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