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PLC在伺服运动控制中扮演什么角色？ 点击：4218 | 回复：155



刘志斌

    
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发表于：2012-08-21 11:13:00
楼主

1、伺服的结构原理可以简单概述为：

     PLC+变频器+编码器+交流电机

2、编码器检测反馈电机角位移、转速：

1）角位移以“360°÷脉冲/周数”为单位；

2）角速度以“脉冲数/秒×（360°÷脉冲/周）”为单位；

3、变频器即驱动器，接受PLC的执行指令，把工频交流电变成适合电机伺服要求的交流电源：

1）根据电机转速的需要输出交流电的频率f；

2）根据电机转速、转矩的需要输出交流电的电压；

4、PLC，输入操作指令，输出执行指令：

1）PLC的计数器输出执行指令，包括启动、停车、加速、减速、制动，它是伺服控制位置环的核心；

2）PLC的计数器一般为减法计数器，位移指令脉冲数就是这个计数器的设定数；

3）PLC的计数器输入的减脉冲计数，就是编码器检测的反馈角位移脉冲数；

4）举例说，位移指令脉冲1000，编码器检测反馈角位移脉冲由0-1000时，计数器输出由1000-0：

A、计数器输出=1000，为启动、加速；

B、900＜计数器输出＜100，恒速；

C、计数器输出≤100，为减速；

D、计数器输出=0，为停车；

5、PLC的计数器，构成伺服的位置环；

6、伺服驱动器即变频器，是速度环、电流环（力矩环）及相关参数的核心，速度环、电流环以频率调节器为调解器，速度环的反馈信号取之编码器；

 

 

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xcw999

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发表于：2012-08-22 15:48:07
21楼

引用 天行健 的回复内容：刘老对伺服系统非常有研究哇！

.......................

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MatLab.XP

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发表于：2012-08-22 20:20:47
22楼
回复内容：
对：天行健关于刘老对伺服系统非常有研究哇！ 内容的回复：

哥们！拍马屁也找个有水平的拍！
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刘志斌

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发表于：2012-08-23 00:40:44
23楼

1、如果在伺服中，把PLC叫做控制器，那么变频器就是伺服的驱动器；

2、伺服中的位置环，以PLC计数器为核心，给定位置指令脉冲数为减计数器的基数，编码器反馈脉冲为减计数脉冲，计数器输出海量脉冲，作位置信号输出，产生启动、加速、减速、停车等执行指令；

3、伺服中的速度环、电流环（力矩环），就是变频器的速度环、电流环，分别以频率调节器建立速度闭环、电流闭环，其工作原理，与变频器工作原理一致；

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刘志斌

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发表于：2012-08-23 00:52:52
24楼

4、如伺服框图中红线圈的部分；

5、加、减速时间及相关参数设置，在变频器的驱动部分，图右上部分框图；

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刘志斌

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发表于：2012-08-23 00:56:11
25楼
6、所以伺服的结构原理可以简单概述为：

     PLC+变频器+编码器+交流电机

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刘志斌

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发表于：2012-08-23 01:02:42
26楼

7、在这种伺服控制中，编码器的作用仅仅是位置检测反馈和速度检测反馈：如下框图

 

 

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刘志斌

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发表于：2012-08-23 08:49:19
27楼

1、从伺服的框图可以看出，伺服的速度是由驱动器的速度环给定的，伺服的速度给定可以是用户任意给定的；

2、但是，伺服电机的转速n与编码器的周反馈脉冲的乘积，就是位置反馈脉冲的频率，也就是PLC减计数器的计数脉冲频率，这个频率是有限的，超过这个有限频率，反馈脉冲就会丢失，计数器的输出不再是电机的实际角位移；

3、所以，用户不能任意给定伺服电机的速度；

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刘志斌

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发表于：2012-08-23 09:03:15
28楼

4、伺服说明书中的PLC指令脉冲的额定频率，就是上述的PLC减计数器的计数脉冲的上限频率，就是这个频率限制了伺服电机的运行速度；

5、举例说：当PLC的指令脉冲额定频率是25KHZ时，编码器的周反馈脉冲是10000时：

       ∵  伺服电机的速度×编码器周反馈脉冲=PLC计数器额定频率

       ∴  伺服电机的速度=PLC计数器额定频率/编码器周脉冲数

                                 =25KHZ/10000

                                 =2.5转/秒

                                 =150转/分

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刘志斌

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发表于：2012-08-23 09:06:40
29楼

6、举例说：当PLC的指令脉冲额定频率是250KHZ时，编码器的周反馈脉冲是10000时：

       ∵  伺服电机的速度×编码器周反馈脉冲=PLC计数器额定频率

       ∴  伺服电机的速度=PLC计数器额定频率/编码器周脉冲数

                                 =250KHZ/10000

                                 =25转/秒

                                 =1500转/分

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nelfhero

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发表于：2012-08-23 09:08:34
30楼
刘工说的PLC是指伺服的cpu吧，如果是通常意义上的PLC，可编程控制器的话，有问题哦！老系统里，编码器反馈的脉冲会进plc，现在的控制系统，编码器反馈脉冲式是不会进plc的，一般直接进伺服驱动器。控制伺服驱动器做定位，常用的有2种方式：一种就是用定位模块控制，另一种是有专门的 Motion cpu（也有叫 Driver PLC的）来控制。
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刘志斌

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发表于：2012-08-23 09:11:27
31楼
7、由于PLC减计数器的计数脉冲额定频率的限制，伺服电机的速度受到限制，伺服的实际速度不能超过上述的150转/分、1500转/分，超过了，反馈脉冲就会丢失，计数器的输出不再是电机的实际角位移；
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刘志斌

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发表于：2012-08-23 09:16:02
32楼

8、那么要伺服电机跑起来，有一个办法，就是缩小编码器周反馈脉冲，举例说：

1）将编码器的周反馈脉冲10000缩小10倍，编码器周反馈脉冲是1000:；

2）当PLC的指令脉冲额定频率是25KHZ时，编码器的周反馈脉冲是1000时：

       ∵  伺服电机的速度×编码器周反馈脉冲=PLC计数器额定频率

       ∴  伺服电机的速度=PLC计数器额定频率/编码器周脉冲数

                                 =25KHZ/1000

                                 =25转/秒

                                 =1500转/分

 

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xcw999

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33楼
回复内容：
对：刘志斌关于6、举例说：当PLC的指令脉冲额定频率是250KHZ时，编码器的周反馈脉冲是10000时：       ∵  伺服电机的速度×编码器周反馈脉冲=PLC计数器额定频率       ∴  伺服电机的速度=PLC计数器额定频率/编码器周脉冲数                                 =250KHZ/10000                                 =25转/秒                                 =1500转/分内容的回复：

老刘,你这么辛苦的在做推导,半夜都不睡觉,一大早又来!还不利用这个时间去找本关于伺服的书看看?看一看,应该比这样闭门造车强吧.
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刘志斌

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34楼
3）当PLC的指令脉冲额定频率是250KHZ时，编码器的周反馈脉冲是1000时：

       ∵  伺服电机的速度×编码器周反馈脉冲=PLC计数器额定频率

       ∴  伺服电机的速度=PLC计数器额定频率/编码器周脉冲数

                                 =250KHZ/1000

                                 =250转/秒

                                 =15000转/分

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刘志斌

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35楼
9、上述计算出的伺服速度，是伺服的额定速度，不能超过这个速度，可以低于这个速度；
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刘志斌

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发表于：2012-08-23 09:37:57
36楼

10、上述，把编码器周反馈脉冲缩小10倍，这个“10倍”就是我们常说的“电子齿轮比”；

11、这样电子齿轮比的实际定义应该是：

       ∵伺服电机的速度×编码器周反馈脉冲/电子齿轮比=PLC计数器额定频率

       ∴电子齿轮比=（伺服电机的速度×编码器周反馈脉冲）/PLC计数器额定频率

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刘志斌

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发表于：2012-08-23 09:46:40
37楼

12、电子齿轮比的这个定义才是本质的定义：

1）例如，

已知：PLC计数器的计数脉冲额定频率=25KHZ，编码器的周反馈脉冲数（解析度）10000，要求伺服电机速度是2.5转/秒；

求：  电子齿轮比=？

解：电子齿轮比=（伺服电机的速度×编码器周反馈脉冲）/PLC计数器额定频率

                     =2.5×10000/25000

                     =1

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刘志斌

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38楼

2）例如，

已知：PLC计数器的计数脉冲额定频率=25KHZ，编码器的周反馈脉冲数（解析度）10000，要求伺服电机速度是25转/秒；

求：  电子齿轮比=？

解：电子齿轮比=（伺服电机的速度×编码器周反馈脉冲）/PLC计数器额定频率

                     =25×10000/25000

                     =10

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刘志斌

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39楼

13、电子齿轮比的这个定义才是本质的定义，才真正揭示了电子齿轮比与伺服电机速度的关系，电子齿轮比与PLC计数器的计数脉冲额定频率的关系；

 

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刘志斌

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40楼

14、我们必须纠正“PLC发指令脉冲的概念”，我们用户只是设定了PLC减计数器的基数，这个基数就是我们要控制的角位移；

15、我们用户要设定伺服电机的速度、工件移动的速度，只能通过电子齿轮比的设定来实现！不能自己在“速度环”上去给定速度；

16、当我们根据工件移动速度、伺服电机的速度的需要，计算出伺服的电子齿轮比，设定了电子齿轮比，就等于我们给“速度环”给定了一个上限速度，就等于给变频器设定了一个上限频率；

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