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用德维森PLC简单实现速度正弦波
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发表于:2007-10-23 13:21:00
楼主
[b]用德维森PLC简单实现速度正弦波[/b]
前些日子有个客户需要实现一个速度成正弦波规律的应用,我觉得正好可以让大家了解一下德维森PLC本体(S型)的运动控制功能,有兴趣的可以了解一下。
用户的要求是:使用步进电机,成本要低,性能要可靠;要使得速度成正弦规律,速度的最大值已知;电机行走的距离一定,即距离也已知。
我分析了一下,觉得用德维森PLC本体(S型)的多段模式就可以实现该功能。
这里先介绍一下德维森PLC本体(S型)的高速脉冲输出功能:
V80系列PLC中具有增强功能(用“/S”表示)的CPU本体单元提供2个通道(P1和P2)的高速脉冲输出(PLS)功能 (必须在V+和V-端子另加外部24V的电源),每个脉冲输出通道都可以单独产生高速脉冲串输出(PTO-Pulse Train Output)或产生脉冲宽度调制输出(PWM-Pulse Width Modulated)。
高速脉冲输出特性如下:
2个输出通道(最大输出频率: 50kHz)
2种输出类型 (可独立设置为PTO和PWM)
32位脉冲输出数据
输出电平为DC 18V~24V(V+和V-输入电压范围为DC 24V±15%)
每一路PTO输出都可绑定一个普通I/O作为方向信号
可绑定高速计数的外部触发(Z线)信号作为快速硬件暂停使能信号
PTO输出方式的脉冲输出占空比为50%,并可设置输出的脉冲数量和周期时间。可选择us和ms两种基准时间,脉冲周期设置范围为1~65535个基准时间。PTO方式又分为普通、平滑和多段三种工作模式(详见《V80系列PLC软件手册V1.2》)。
普通模式:32位脉冲数输出(即1到4,294,967,295),具有两段接续输出功能,在当前段输出的同时可预先设置下一段参数,当前段输出完成后接续输出下一段。虽然该模式具有绑定普通I/O作为方向信号的功能,但不适宜于高速大惯量的系统中应用。
平滑模式:性能与普通模式基本相同,但增加了专门针对电机应用的起动平滑和段间平滑功能。用户只要设定每一段的起始脉冲周期和目标脉冲周期,系统则会在两者之间插入一个平滑段,达到让电机平稳过渡的目的。用户还可选择系统自动平滑功能,只需要设定段起始周期为0即可。该模式适用于输出脉冲数多、无频繁启停及对起动特性要求低的场合。
多段模式:与前两种模式不同,多段模式每一段最大只能允许65535个脉冲输出,最大可设置256段。每一段均可独立设置起始周期、递进步长、递进间隔、脉冲数及方向信号。利用多段模式输出指令可以实现多个序列脉冲组成的脉冲包络输出,以控制步进电机来完成各种复杂的运动曲线,较适用于输出脉冲数较少、启停频繁及对起动特性要求较高的场合。
PWM输出方式的脉冲输出占空比、周期均为可调节,但无法设置输出脉冲数。周期和脉冲宽度可选择us和ms两种基准时间,脉冲周期范围为1到65535个基准时间,脉冲宽度范围为0到65535个基准时间。
具体的实现方式是:首先把整个控制过程分成N段,在这个N段内速度由0增加到最大值,每段的速度Vn=Vmax * sina; 0<a<90;又因为对速度的积分是距离,并且速度是成正弦关系,那么距离便是余弦关系,即距离Ln= Lmax * cona. 这样就可以用德维森PLC的多段方式来实现,每一段的起始速度是上一段的结束速度,这样该段的起始周期就可以求出来,本段速度也已知,即本段的结束周期也可以求出来,每一段走过的距离也可求出,该距离为Ln-Ln-1,这样把该段的运动参数全部已知,填入对应的参数区。依次类推,每一段的参数全部可以求得,所有的参数求得后存入参数表。依据正弦波的对称性,可以计算出整个周期的参数表。所有的参数计算好后就可以调用PLC的运动控制功能块进行相应的输出了。N的取值越大,速度越精确,可以根据现场来决定其值。
运用到现场,满足需要。这里说明了使用并不复杂的算法就可以实现较复杂的运动控制,同时也说明了德维森PLC的运动控制的灵活性。
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发表于:2007-10-23 15:56:00
1楼
复杂,相信,市面大多数PLC都很难实现这种功能,V80是因为运控是由内部的专用芯片硬件实现的,所以速度相当高,并与程序无关,这样才可以实现这种复杂功能.
这个项目是一个军事应用的,细节不便多说:)
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