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1、项目7项目7 伺服控制系统的应用 本项目将通过4个实际的例子来巩固伺服控制系统的应用，前两个用三菱FX2n系列PLC伺服移位角控制以及伺服机械手定位控制，后两个实例用三菱Q系列PLC完成定位跟踪控制。 伺服移位角控制 控制要求 本案例用伺服电动机控制工业控制中分度盘360旋转，该系统有手动控制模式和自动控制模式，手动、自动切换由触摸屏“手动/自动”按钮控制。 （1）自动控制模式要求 按下启动按钮SB1或触摸屏启动按钮，启动伺服控制系统，分度盘以时钟秒表方式顺时针旋转。即0.5 s旋转6，0.5 s停止在行动到位的角度上，自动循环控制。按下停止按钮SB2或触摸屏停止按钮，指针停止。 （2）手动控
2、制模式要求 在触摸屏画面上输入分度盘的移位角，选择分度盘的旋转方向，移位角度能在（1360）范围内任意设置（精度1）。按一下触摸屏启动按钮，分度盘按设置要求旋转，到位后停止，若中途按下触摸屏停止按钮，分度盘立即停止，再次按下触摸屏启动按钮，重新开始旋转。 按下触摸屏顺指针按钮或按下SB3按钮，分度盘顺时针旋转；按下触摸屏手动逆指针按钮或按下SB4按钮，分度盘逆时针旋转；松开按钮时，分度盘立即停止，旋转频率在触摸屏上设置。 伺服电动机与分度盘减速比为1:30。 技能操作分析 PLC控制伺服电动机接线原理（见图7-1） I/O分配（见表7-1）图7-1 PLC控制伺服电动机接线原理表7-1 I/O
3、分配表 设置伺服放大器参数（主要参数设置见表7-2）注意：以上设置为输入3 600个脉冲，伺服电动机轴转一圈。参考触摸屏画面（见图7-2）图7-2 触摸屏参考画面 梯形图的功能分析 由于控制分度盘360的角度定位控制（精度1），所以将伺服驱动器设置成3 600个脉冲伺服电动机旋转一周，就是伺服电动机旋转1需要10个脉冲，因为伺服电动机与转盘之间有1:30的减速齿轮，所以控制分度盘旋转1需要1030=300个脉冲。在程序中，触摸屏（D210）输入的角度，按要求转化成了伺服电动机的输入脉冲（D204）。 由触摸屏按钮M4控制手动和自动，（建议M4在触摸屏上设置成取反功能），默认为手动控制模式，手动
4、定角度控制与手动任意角度顺时针、逆时针控制之间有互锁，不能同时运行；另外，切换到自动模式必须伺服停止状态切换；顺时针、逆时针切换也必须在伺服电动机停止状态时切换。 自动模式运行时，模拟的是时钟秒针的顺时针旋转，每秒钟走6，一分钟正好走一圈。 （7）调试步骤 设置伺服参数：按接线图完成接线，上电后进行参数设置。 PLC程序编写，并将程序下载到PLC。 触摸屏画面制作，并设置脉冲频率为1 0003 600 Hz，旋转角度1360。 按控制要求调试功能，检查运行角度是否符合要求。（调试时按下SB6伺服开启按钮） 定位机械手控制 1控制要求 该案例模拟工业控制中机械手定位搬运货物，机械手水平方向由伺服
5、电动机控制滚珠丝杠正反转，完成水平左右移动，机械手垂直方向、夹紧/放松由气缸控制。 设计条件： 滚珠丝杠的导程为5 mm。 每2 000脉冲驱动伺服电动机带动丝杠移动1 mm。 机械手上升由YV1控制、下降由YV2控制、夹紧由YV3控制。 机械原手位条件：水平方向在“原位”位置，垂直方向处于上限位，机械手指处于放松状态（YV3-OFF）。 机械手控制有：手动控制模式、自动单周期控制模式、自动连续控制模式。 （1）自动控制模式 按“回原位”按钮，机械手回原位按一下“启动”按钮，垂直机械手向下移动，移动到下限位机械手指夹紧工件，延时1s垂直机械手向上移动，移动到上限位后机械手水平右移200 mm（
6、触摸屏预设置），到位后停止水平右移垂直机械手向下移动，移动到下限位后机械手指放松，工件释放，延时1s后垂直机械手向上移动，移动到上限位后机械手水平左移，到原位后停止。以上为一个单周期运行，连续控制就是反复循环以上搬运动作。 （2）手动控制模式 手动模式通过触摸屏控制，控制机械手的水平左右移动、垂直上下移动、机械手指的夹紧与放松。在触摸屏上可以设置，水平左右移动的速度与行程。 （3）停止要求 在任何时候按下停止按钮SB2或触摸屏停止按钮，系统立即停止。停止时可以手/自动切换，重新启动系统。 2技能操作分析定位机械手控制示意图（见图7-4）图7-4 定位机械手控制示意图 PLC控制伺服电动机接线原
7、理（见图7-5） I/O分配（见表7-3） 设置伺服放大器参数（主要参数设置见表7-4） 注意：以上设置为，输入10 000个脉冲，伺服电动机轴转一圈。 电子齿轮比的计算：已知 =1/2000=0.510-3（mm/脉冲） 根据计算得出CMX（电子齿轮分子）=1638，CDV（电子齿轮分母）=125。 式中： 每个脉冲进给量（mm/脉冲）； Pt编码器分辨率（脉冲/转）； DS电动机每转进给量（mm/转）； Pb滚珠丝杆进给量； n加速比。 参考触摸屏画面（如图7-6所示）图7-6 触摸屏参考画面 梯形图的功能分析 在程序中，触摸屏（D200）输入的是水平位移速度，单位为mm/min，（D20
8、0/60=D204）转化为mm/s，最终（D2042000=D0）转化成伺服电动机的输入脉冲频率。触摸屏（D208）输入的是位移距离，单位为mm，（D2082000=D2）转化成伺服电动机的输入脉冲总量。 由SA1（X10）控制手动模式和自动模式，自动模式中由SA2（X11）控制单周期和连续运行，手动模式由触摸屏控制。手动可以随时切换成自动运行，自动模式时切换成手动模式要停止后才能切换。 任何时候按下停止按钮SB2或触摸屏停止按钮，系统停止。 调试步骤 设置伺服参数：按接线图完成接线，上电后进行参数设置。 PLC程序编写，并将程序下载到PLC。 触摸屏画面制作，并设置水平移动速度范围为（300
9、600 mm/min），水平位移距离范围为（50300 mm）。 按控制要求调试功能，检查运行是否符合要求。（调试时按下SB5伺服开启按钮） SQ1、SQ2为水平方向位移的硬极限保护，超行程压到SQ1或SQ2时，伺服停止。 定位跟踪控制 1控制要求 该系统是利用伺服电动机来完成对工作盘进行跟踪的控制要求。它综合了按钮与触摸屏配合的控制方式，转盘当前的速度由触摸屏控制，其伺服电动机的启停由外接按钮控制。 其中，工作盘是由交流变频控制，在工作盘下方为XY十字工作台（伺服电动机控制），工作时，在工作盘放入磁钢，当工作盘转动时，按下伺服电动机控制按钮启动跟踪功能X轴安装的传感器一直能够对应到磁钢（传感
10、器保持检测到的磁钢不脱开）。 按钮控制：SA1启动伺服电动机的运行，对于SB1和SB2是扩展的回原点功能。 2技能操作分析 （1PLC控制原理接线图（见图7-8）图7-8 电源模块 PLC主控模块（见图7-9）图7-9 PLC主控模块 I/O模块（见图7-10）图7-10 I/O模块 伺服模块（见图7-11）图7-11 伺服模块 I/O分配（见表7-5） 参考触摸屏画面（见图7-12） 梯形图功能分析 本例工作盘的运动是利用开关量控制，通过对A700变频的设置及连接从而实现控制要求，从程序中可以看出本例为三段速，分别在变频中设置相应的频率。 对于G13一段采用的是对运动CPU外部启动控制方式，
11、也可以在运动CPU内部进行自启动设置。 在速度变化的问题上，采用的是时间更新采集的原理来进行控制，每一定时间内将写入相应变量的值。 调试步骤 设置伺服参数：按接线图完成接线，上电后进行参数设置。 设置变频器参数。 PLC程序编写，并将程序下载到PLC。 触摸屏画面制作，并对其CCLINK通信进行设置（触摸屏采用的是CCLINK通信）。 按控制要求调试功能，检查运行是否符合要求。 单轴伺服跟踪控制 控制要求 该系统中的变频器通过触摸屏控制，伺服电动机的启动通过外界按钮控制，当然，可以根据实际进行相应的调整。 对于单轴控制系统的结构，主要是以通过伺服电动机来对普通交流电动机控制的传动带进行跟踪，传运带的传送速度通过变频器设置给定。本例为开关量控制，所以相应的传送速度是固定的，只要完成对伺服电动机进行速度控制即可。 伺服驱动器采用MR-J3-10B，通信方式为光纤通信（抗干扰能力强，高速率）。 技能操作分析 PLC控制原理接线 I/O分配（见表7-8） 触摸屏参考画面（见图7-19） 调试步骤 设置伺服参数：按接线图完成接线，上电后进行参数设置。 设置触摸屏参数，设置的具体步骤请参考手册。 PLC程序编写，并将程序下载到PLC。 触摸屏画面制作，及其通信设置。 按控制要求调试功能，检查运行是否符合要求。