لأتمتة الآلات التي تتطلب فقط من محورين إلى ثلاثة محركات كهربائية ، قد تكون مخرجات النبض هي أبسط طريقة للذهاب.

يعد استخدام مخرجات النبض من PLC طريقة فعالة من حيث التكلفة للحصول على حركة بسيطة. معظم ، إن لم يكن كل شيء ، يوفر مصنعو PLC وسيلة للتحكم في الماكينات والسائقين باستخدام إشارة قطار النبض. لذلك عندما تحتاج آلة بسيطة إلى أن تكون آلية على محورين أو ثلاثة محورين فقط على المحركات الكهربائية ، يمكن أن تكون مخرجات النبض أسهل بكثير في إعداد الإشارات التناظرية. قد يكلف أيضًا أقل من استخدام حركة الشبكة مثل Ethernet /IP.

لذلك دعونا نلقي نظرة على التحكم في محرك السائر أو المؤازرة مع برنامج تشغيل أو مكبر للصوت بين وحدة التحكم والمحرك مع التركيز على إشارات النبض المستخدمة من وحدة التحكم أو الفهرس.

أساسيات قطار النبض

يمكن أن تدور محركات السائر والإصدارات التي تسيطر عليها النبض من محركات المؤازرة في كلا الاتجاهين. هذا يعني أن وحدة التحكم تحتاج إلى توفير ، على الأقل ، إشارات التحكم في محرك الأقراص. هناك طريقتان لتوفير هذه الإشارات ، ويطلق عليها الشركات المصنعة المختلفة أشياء مختلفة. هناك طريقتان شائعتان للإشارة إلى مخططين إشارة التحكم اللذين تستخدمهما: "وضع 1P" ، ويعرف أيضًا باسم "وضع الخطوة/الاتجاه" ، و "وضع 2P" ، والذي يسمى "CW/CCW Mode" أو عقارب الساعة/عكس اتجاه عقارب الساعة وضع. يتطلب كلا الوضعين إشارتين تحكمان من وحدة التحكم إلى محرك الأقراص.

في وضع 1P ، إشارة تحكم واحدة هي قطار النبض أو إشارة "الخطوة". الإشارة الأخرى هي إدخال اتجاهي. إذا كان الإدخال الاتجاهي قيد التشغيل ، وكانت الإشارة النبضية موجودة على إدخال الخطوة ، فإن المحرك يدور في اتجاه عقارب الساعة. على العكس من ذلك ، إذا كانت إشارة الاتجاه مطفأة وكانت الإشارة النبضية موجودة على إدخال الخطوة ، فإن المحرك يدور الاتجاه الآخر ، أو عكس اتجاه عقارب الساعة. قطار النبض دائمًا على نفس المدخلات بغض النظر عن الاتجاه المطلوب.

في وضع 2P ، كلا الإشارات هي قطار النبض. سيكون لمدخل واحد فقط في وقت واحد تردد ، لذلك إذا كان قطار نبض CW موجودًا ، فإن المحرك يدور CW. في حالة وجود قطار نبض CCW ، يدور المحرك CCWs. أي المدخلات يتلقى قطار النبض يعتمد على الاتجاه المطلوب.

ناتج البقول من وحدة التحكم جعل الحركة المحرك. يدور المحرك وحدة تدريجية واحدة لكل نبضة على إدخال نبض محرك الأقراص. على سبيل المثال ، إذا كان محرك التنقل على مرحلتين يحتوي على 200 نبضة لكل ثورة (PPR) ، فإن نبضة واحدة تجعل المحرك يدور 1/200 من ثورة أو 1.8 درجة ، و 200 نبضات تجعل المحرك يدور ثورة واحدة.

بالطبع ، المحركات المختلفة لها قرارات مختلفة. يمكن أن تكون محركات Stepper Motors مقلوبة ، مما يمنحهم عدة آلاف من النبضات لكل ثورة. بالإضافة إلى ذلك ، لدى Servo Motors عمومًا آلاف النبضات لكل ثورة كحد أدنى دقة. بغض النظر عن دقة المحرك ، فإن النبض من وحدة التحكم أو الفهرس يجعلها تدور وحدة تدريجية واحدة فقط.

تعتمد السرعة التي يدور فيها المحرك على تردد البقول ، أو السرعة. كلما أسرع النبضات ، كلما أسرع المحرك. في المثال أعلاه ، مع محرك يحتوي على 200 PPR ، فإن تردد 200 نبضة في الثانية (PPS) من شأنه أن يدور المحرك في دوران واحد في الثانية (RPS) أو 60 دورات في الدقيقة (دورة في الدقيقة). كلما زاد عدد النبضات اللازمة لتحويل المحرك One Revolution (PPR) ، كلما تم إرسال النبضات بشكل أسرع للحصول على نفس السرعة. على سبيل المثال ، سيحتاج المحرك الذي يحتوي على 1000 PPR إلى الحصول على أوقات تردد النبض بأعلى محرك مع 200 PPR للذهاب إلى نفس دورة في الدقيقة. الرياضيات بسيطة جدا:

RPS = PPS/PPR (الدورات في الثانية = نبضات في الثانية/نبضات لكل دوران)

RPM = RPS (60)

السيطرة على النبضات

لدى معظم وحدات التحكم طريقة لتحديد ما إذا كان يجب على المحرك تدوير CW أو CCW وسيتحكم في الإشارات بشكل مناسب. بمعنى آخر ، ليس من الضروري عادةً للمبرمج معرفة أي مخرجات يجب تشغيلها. على سبيل المثال ، تحتوي العديد من PLCs على وظائف للتحكم في الحركة باستخدام إشارة النبض ، وتتحكم هذه الوظيفة تلقائيًا في المخرجات للحصول على الاتجاه الصحيح للدوران بغض النظر عما إذا كانت وحدة التحكم تم تكوينها لوضع 1P أو 2P.

النظر في حركتين كمثال بسيط. كلا الحركتين هي 1000 نبضات. واحد هو في الاتجاه الإيجابي ، والآخر في الاتجاه السلبي. تعمل وحدة التحكم على تشغيل المخرجات المناسبة ، سواء تم استخدام 1p أو 2p ، لجعل المحرك يدور في الاتجاه الإيجابي (عادةً CW) عندما يكون عدد النبضات المطلوبة 1000. من ناحية أخرى ، إذا أوامر البرنامج −1000 نبضات ، فإن وحدة التحكم تدير المخرجات المناسبة للتحرك في الاتجاه السلبي (عادةً CCW). لذلك ، ليس من الضروري للمبرمج التحكم في اتجاه دوران المحرك باستخدام الكود في البرنامج لتحديد المخرجات التي يجب استخدامها. وحدة التحكم تفعل ذلك تلقائيا.

تتمتع وحدات التحكم والسائقين عمومًا وسيلة للمستخدمين لتحديد نوع النبض ، إما عن طريق مفتاح DIP أو إعداد تحديد البرنامج. من المهم ضمان إعداد وحدة التحكم والسائق بنفس الشيء. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فقد تكون العملية غير منتظمة أو لن تعمل على الإطلاق.

حركات مطلقة وتزايدية

أوامر الحركة الأكثر شيوعًا في برمجة التحكم في الحركة هي أوامر تحركية مطلقة. إن مفهوم التحركات المطلقة والمتزايدة يخلط بين العديد من المستخدمين بغض النظر عن طريقة التحكم في المحرك المستخدمة. لكن هذه المعلومات تنطبق على ما إذا كان يتم التحكم في المحرك باستخدام نبضات أو إشارة تمثيلية أو شبكة مثل Ethernet/IP أو EtherCat.

أولاً ، إذا كان لدى المحرك تشفيره ، فإن أنواع التحركات الخاصة به لا علاقة لها بنوع التشفير. ثانياً ، يمكن القيام بالحركات المطلقة والتدريجية سواء كان هناك تشفير مطلق أو تدريجي أو أي تشفير على الإطلاق.

عند استخدام محرك لتحريك محور خطي ، مثل مشغل برغي الكرة ، هناك (من الواضح) مسافة محدودة بين نهاية أحد المشغلات إلى الآخر. بمعنى آخر ، إذا كانت النقل في أحد طرفي المشغل ، فلا يمكن تدوير المحرك إلا للتحرك حتى تصل العربة إلى الطرف الآخر. هذا هو طول السكتة الدماغية. على سبيل المثال ، على محرك يحتوي على 200 مم من السفر ، عادة ما يكون أحد نهايات المحرك هو "الصفر" أو المنزلي.

تنقل الخطوة المطلقة النقل إلى الموقف القائد بغض النظر عن موقفه الحالي. على سبيل المثال ، إذا كان الموضع الحالي صفرًا وكانت الخطوة المطلوبة إلى 100 مم ، فإن وحدة التحكم ترسل نبضات كافية لنقل المشغل إلى الأمام إلى علامة 100 مم والتوقف.

ولكن إذا كان الموضع الحالي للمشغل 150 مم ، فإن الخطوة المطلقة التي تبلغ 100 ملم ستجعل وحدة التحكم ترسل نبضات في الاتجاه السلبي لتحريك المشغل إلى الوراء 50 مم وتتوقف عند وضع 100 ملم.

الاستخدامات العملية

المشكلة الأكثر شيوعًا في استخدام التحكم في النبض في الأسلاك. وغالبا ما تحصل الإشارات على سلكية في الاتجاه المعاكس. في وضع 2P ، هذا يعني أن إخراج CCW متصل بإدخال CW والعكس بالعكس. في وضع 1P ، يعني أن إخراج إشارة النبض سلكية إلى إدخال الاتجاه ، ويتم توصيل إخراج إشارة الاتجاه بإدخال النبض.

في وضع 2P ، يجعل هذا الخطأ في الأسلاك تدور المحرك CW عند أمره بالذهاب إلى CCW و CCW عند أمره بالذهاب إلى CW. في وضع 1P ، يصعب تشخيص المشكلة. إذا تم تبديل الإشارات ، فإن وحدة التحكم ترسل قطار النبض إلى إدخال الاتجاه ، وهو ما لا يفعل شيئًا. سيؤدي أيضًا إلى إرسال تغيير في الاتجاه (قم بتشغيل الإشارة أو إيقاف تشغيلها وفقًا للاتجاه) إلى إدخال الخطوة الذي قد يتسبب في تدوير المحرك. عادة ما يصعب رؤيتها نبضًا واحدًا.

إن استخدام وضع 2P يجعل استكشاف الأخطاء وإصلاحها أسهل ، وعادة ما يكون من الأسهل فهم لأولئك الذين ليس لديهم خبرة كبيرة في هذا النوع من التحكم في الحركة.

فيما يلي طريقة لضمان قلة الوقت قدر الإمكان يقضي استكشاف الأخطاء وإصلاحها محاور النبض والاتجاه. يتيح للمهندسين التركيز على شيء واحد في وقت واحد. يجب أن يمنعك هذا من قضاء أيام في محاولة لمعرفة خطأ الأسلاك الذي يمنع الحركة فقط لمعرفة وظيفة إخراج النبض تم تكوينها بشكل غير صحيح في PLC ولم تكن تخرج نبضات أبدًا.

1. تحديد وضع النبض المراد استخدامه واستخدام نفس الوضع لجميع المحاور.

2. اضبط وحدة التحكم في الوضع المناسب.

3. اضبط محرك الأقراص للوضع المناسب.

4. قم بإنشاء أبسط برنامج في وحدة التحكم الخاصة بك (عادةً وظيفة الركض) بحيث يمكن تدوير المحرك في اتجاه واحد أو آخر بسرعة بطيئة.

5. أمر حركة CW ومشاهدة أي حالات في وحدة التحكم للإشارة إلى أن النبضات يتم إخراجها.

- يمكن أن يكون هذا المصابيح على المخرجات من وحدة التحكم أو أعلام الحالة مثل العلم المزدحم في PLC. يمكن أيضًا مراقبة عداد إخراج النبض في وحدة التحكم لرؤية أنه تغيير القيمة.

- لا يحتاج المحرك إلى توصيل نبضات الإخراج.

6. كرر الاختبار في اتجاه CCW.

7. إذا كان إخراج النبضات في كلا الاتجاهين ناجحًا ، فاستمر. إذا لم يكن الأمر كذلك ، يجب أن يتم اكتشاف البرمجة أولاً.

8. سلك وحدة التحكم إلى السائق.

9. هرول المحرك في اتجاه واحد. إذا نجحت ، اذهب إلى الخطوة 10. إذا لم تنجح ، تحقق من الأسلاك.

10. هرول المحرك في الاتجاه المعاكس. إذا نجحت ، فقد نجحت. إذا لم ينجح ، تحقق من الأسلاك.

تم إهدار عدة ساعات في هذه المرحلة الأولى لأن تردد النبض منخفض بما يكفي لجعل المحرك يدور ببطء شديد ، مثل 1/100 RPS. إذا كانت الطريقة الوحيدة التي يمكنك من خلالها معرفة ما إذا كانت التشغيل هي مشاهدة عمود المحرك ، فقد لا يبدو أنه يتحرك بسرعة منخفضة ، مما يؤدي إلى الاعتقاد بأنه لا يضع نبضات. من الأفضل حساب سرعة آمنة بناءً على دقة المحرك ومعلمات التطبيق قبل تعيين السرعة للاختبار. يعتقد البعض أنهم يمكن أن يضعوا سرعة قابلة للاستخدام فقط عن طريق التخمين. ولكن إذا كان المحرك يحتاج إلى 10000 نبض لتدوير ثورة واحدة ، ويتم تعيين تردد النبض عند 1000 نقطة في الثانية ، فسيستغرق المحرك 10 ثوانٍ. لتحريك ثورة واحدة. على العكس من ذلك ، إذا كان المحرك يحتاج إلى 1000 نبضة لتحريك ثورة واحدة ، وتم ضبط تردد النبض على 1000 ، فإن المحرك سينقل ثورة واحدة في الثانية أو 60 دورة في الدقيقة. قد يكون ذلك سريعًا جدًا بالنسبة للاختبار إذا تم توصيل المحرك بحمل مثل مشغل برغي للكرة مع مسافة حركة محدودة. من الأهمية بمكان مراقبة المؤشرات التي تكشف عن النبضات التي يتم إخراجها (مصابيح LED ، أو عداد النبض).

حسابات التطبيق العملي

غالبًا ما ينتهي الأمر بمستخدمي HMIs التي تُظهر مسافة الجهاز وسرعته بوحدات من النبضات بدلاً من الوحدات الهندسية مثل الملليمترات. غالبًا ما يتم نقل المبرمج ليعمل الجهاز ولا يستغرق وقتًا لتحديد وحدات الماكينة وتحويلها إلى وحدات هندسية. فيما يلي بعض النصائح للمساعدة في هذا.

إذا كنت تعرف قرار خطوة المحرك (نبضات لكل ثورة) والحركة التي تم إجراؤها لكل ثورة محرك (MM) ، يتم حساب ثابت نبض القيادة كقرار/مسافة لكل ثورة ، أو نبضات لكل ثورة/مسافة لكل ثورة.

يمكن أن يساعد الثابت في العثور على عدد النبضات اللازمة لتحريك مسافة محددة:

الموضع الحالي (أو المسافة) = نبضات عدد النبض/الأوامر ثابتة.

لتحويل الوحدات الهندسية إلى نبضات ، حدد أولاً الثابت الذي يحدد عدد النبضات اللازمة لحركة معينة. افترض في المثال أعلاه المحرك يتطلب 500 نبض لتدوير ثورة واحدة وثورة واحدة هي 10 مم. يمكن أن يتم حساب الثابت عن طريق تقسيم 500 (PPR) على 10 (مم P/R). لذلك الثابت هو 500 نبضات/10 مم أو 50 نبضات/مم.

يمكن بعد ذلك استخدام هذا الثابت لحساب عدد النبضات اللازمة لتحريك مسافة معينة. على سبيل المثال ، لتحريك 15 مم ، 15 مم × 50 جزء في المليون = 750 نبضات.

لتحويل قراءة عداد النبض إلى وحدات هندسية ، ما عليك سوى تقسيم قيمة عداد النبض على ثابت نبض الأمر. وبالتالي ، إذا قرأ عداد النبض 6000 ، وقسمه على ثابت نبض الأمر المحسوب من المثال أعلاه ، فإن موضع المشغل سيكون 6000 نبضات/50 جزء في المليون = 120 مم.

لقيادة السرعة في MM وحساب وحدة التحكم في حساب التردد المناسب في HZ (نبضات في الثانية) ، يجب أولاً تحديد ثابت السرعة. يتم ذلك عن طريق العثور على ثابت نبض الأمر (كما هو موضح أعلاه) ، ولكن يتم تغيير الوحدات. بمعنى آخر ، إذا وضع المحرك 500 PPR وينتقل المحرك 10 مم لكل ثورة ، فعندئذٍ إذا تم قيادة 500 نبض في الثانية ، فسيتم تحريك المحرك 10 مم في الثانية. تقسيم 500 نبضات في الثانية على 10 مم في الثانية نتائج في 50 نبضات في الثانية الواحدة لكل مم. لذلك ، فإن ضرب السرعة المستهدفة بمقدار 50 يؤدي إلى تردد النبض المناسب.

الصيغ هي نفسها ، لكن الوحدات تتغير:

سرعة السرعة في PPS = نبضات لكل ثورة/مسافة لكل ثورة

سرعة النبض (PPS) = (ثابت السرعة) × السرعة في مم

قد يبدو استخدام الإعداد الذي يستخدم إشارات قطار النبض للتحكم في الحركة شاقة في البداية ، ومع ذلك ، فإن إيلاء اهتمام وثيق لأنواع الإشارات والإعدادات على وحدة التحكم ومحركات الأقراص في البداية يمكن أن تقلل من الوقت الذي يقضيه في العمل. بالإضافة إلى ذلك ، إذا استغرق المرء الوقت الكافي للقيام ببعض الحسابات الأساسية على الفور ، فستكون برمجة السرعات والمسافات أسهل وسيكون لدى مشغلي الماكينة معلومات أكثر سهولة معروضة على HMIS.