Für die Automatisierung von Maschinen, die nur zwei bis drei Achsen elektrischer Aktuatoren benötigen, können Impulsausgänge der einfachste Weg sein.

Die Verwendung von Impulsausgängen von einer SPS ist eine kostengünstige Möglichkeit, einfache Bewegung zu erhalten. Die meisten, wenn nicht alle SPS -Hersteller bieten eine Möglichkeit, Servos und Stepper mithilfe eines Impulszugsignals zu steuern. Wenn also eine einfache Maschine auf nur zwei oder drei Achsen auf elektrischen Aktuatoren automatisiert werden muss, können Impulsausgänge viel einfacher einrichten, verdrahtet und programmiert werden als analoge Signale. Es kann auch weniger kosten als die Verwendung vernetzter Bewegung wie Ethernet /IP.

Schauen wir uns also an, einen Schrittmotor oder Servo mit einem Treiber oder Verstärker zwischen dem Controller und dem Motor zu steuern, wobei der Schwerpunkt auf den vom Controller oder Indexer verwendeten Impulssignalen liegt.

Grundlagen im Pulszug

Steppermotoren und pulsgesteuerte Versionen von Servomotoren können sich in beide Richtungen drehen. Dies bedeutet, dass ein Controller mindestens zwei Steuersignale für das Laufwerk bereitstellen muss. Es gibt zwei Möglichkeiten, diese Signale bereitzustellen, und verschiedene Hersteller nennen sie verschiedene Dinge. Es gibt zwei allgemeine Möglichkeiten, sich auf die beiden Steuerungssignalschemata zu beziehen, die Sie verwenden: "1p -Modus", auch bekannt als "Schritt/Richtungsmodus" und "2P -Modus", der als "CW/CCW -Modus" oder im Uhrzeigersinn als "gegen den Uhrzeigersinn" bezeichnet wird Modus. Beide Modi erfordern zwei Steuersignale vom Controller zum Laufwerk.

Im 1P -Modus ist ein Steuersignal ein Impulszug oder ein Stufensignal. Das andere Signal ist ein Richteingang. Wenn der Richtungseingang eingeschaltet ist und ein gepulster Signal am Stiefeingang vorhanden ist, dreht sich der Motor im Uhrzeigersinn. Wenn das Richtungssignal ausgeschaltet ist und ein gepulstes Signal am Schritteingang vorhanden ist, dreht der Motor die andere Richtung oder gegen den Uhrzeigersinn. Der Pulszug befindet sich immer im gleichen Eingang, egal in welcher Richtung gewünscht wird.

Im 2p -Modus sind beide Signale ein Pulszug. Nur eine Eingabe gleichzeitig hat eine Frequenz. Wenn also der CW -Impulszug vorhanden ist, dreht sich der Motor CW. Wenn der CCW -Impulszug vorhanden ist, dreht der Motor die CCWs. Welcher Eingang erhält den Impulszug von der gewünschten Richtung.

Impulse, die vom Controller ausgegeben werden, bewegt sich den Motor. Der Motor dreht eine inkrementelle Einheit für jeden Impuls am Impulseingang des Antriebs. Wenn beispielsweise ein zweiphasiger Trittmotor 200 Impulse pro Revolution (PPR) hat, dreht ein Impuls den Motor 1/200 einer Revolution oder 1,8 Grad, und 200 Impulse drehen den Motor eine Revolution.

Natürlich haben verschiedene Motoren unterschiedliche Auflösungen. Steppermotoren können mikrogeschleppt werden, was ihnen viele tausend Impulse pro Revolution verleiht. Darüber hinaus haben Servomotoren im Allgemeinen viele Tausende von Impulsen pro Revolution als Mindestauflösung. Unabhängig von der motorischen Auflösung macht ein Impuls des Controllers oder des Indexers nur eine inkrementelle Einheit.

Die Geschwindigkeit, mit der sich ein Motor dreht, hängt von der Frequenz oder der Geschwindigkeit der Impulse ab. Je schneller die Impulse, desto schneller dreht sich der Motor. Im obigen Beispiel würde eine Frequenz von 200 Impulsen pro Sekunde (PPS) den Motor bei einer Drehung pro Sekunde (RPS) oder 60 Rotationen pro Minute (U / min) drehen. Je mehr Impulse erforderlich sind, um die motorische Revolution (PPR) zu drehen, desto schneller müssen die Impulse gesendet werden, um die gleiche Geschwindigkeit zu erhalten. Beispielsweise müsste ein Motor mit 1.000 PPR die Impulsfrequenzzeiten so höher haben wie der eines Motors mit 200 PPR, um die gleiche Drehzahl zu erzielen. Die Mathematik ist ziemlich einfach:

RPS = PPS/PPR (Rotationen pro Sekunde = Impulse pro Sekunde/Impulse pro Rotation)

RPM = RPS (60)

Kontrolle der Impulse

Die meisten Controller haben eine Methode, um festzustellen, ob der Motor CW oder CCW dreht und die Signale angemessen steuert. Mit anderen Worten, es ist normalerweise nicht erforderlich, damit der Programmierer herausfinden kann, welche Ausgänge eingeschaltet werden sollen. Beispielsweise haben viele SPS Funktionen zur Steuerung der Bewegung mit einem Impulssignal, und diese Funktion steuert die Ausgänge automatisch, um die korrekte Drehrichtung zu erhalten, unabhängig davon, ob der Controller für den 1p- oder 2p -Modus konfiguriert ist.

Betrachten Sie zwei Bewegungen als einfaches Beispiel. Beide Bewegungen sind 1.000 Impulse. Einer ist in positiver Richtung, der andere in negativer Richtung. Der Controller schaltet die entsprechenden Ausgänge ein, unabhängig davon, ob 1p oder 2p verwendet wird, damit der Motor in positive Richtung (normalerweise CW) dreht, wenn die Anzahl der befohlenen Impulse 1.000 beträgt. Wenn ein Programm dagegen –1.000 Impulse befiehlt, schaltet der Controller die entsprechenden Ausgänge ein, um sich in die negative Richtung zu bewegen (normalerweise CCW). Daher ist es nicht erforderlich, dass der Programmierer die Richtung der Motorrotation steuert, indem sie Code im Programm verwenden, um auszuwählen, welche Ausgänge verwendet werden sollen. Der Controller macht das automatisch.

Controller und Treiber haben im Allgemeinen eine Möglichkeit für Benutzer, den Impulstyp auszuwählen, entweder nach Einstellung von DIP -Switch oder Softwareauswahl. Es ist wichtig, dass der Controller und der Treiber gleich eingerichtet sind. Wenn nicht, kann der Betrieb unberechenbar sein oder überhaupt nicht funktioniert.

Absolute und inkrementelle Bewegungen

Die beiden häufigsten Bewegungsbefehle in Motion Control -Programmierung sind inkrementelle und absolute Bewegungsbefehle. Das Konzept der absoluten und inkrementellen Bewegung verwirrt viele Benutzer unabhängig von der verwendeten Motorkontrollmethode. Diese Informationen gilt jedoch, unabhängig davon, ob der Motor mit Impulsen, einem analogen Signal oder einem Netzwerk wie Ethernet/IP oder EtherCat gesteuert wird.

Erstens, wenn ein Motor einen Encoder hat, haben seine Bewegungen nichts mit dem Encodertyp zu tun. Zweitens können absolute und inkrementelle Bewegungen durchgeführt werden, unabhängig davon, ob es einen absoluten oder inkrementellen Encoder oder keinen Encoder gibt.

Wenn ein Motor verwendet wird, um eine lineare Achse wie einen Aktuator der Kugelschraube zu bewegen, gibt es (offensichtlich) einen endlichen Abstand zwischen einem Ende des Aktuators zum anderen. Mit anderen Worten, wenn sich der Wagen an einem Ende des Stellantriebs befindet, kann der Motor nur gedreht werden, um sich zu bewegen, bis sich der Wagen das gegenüberliegende Ende erreicht. Dies ist die Schlaganfalllänge. Zum Beispiel ist ein Ende des Aktuators auf einem Aktuator mit 200 mm Reisen normalerweise die „Null“ oder die Heimposition.

Eine absolute Bewegung transportiert den Wagen unabhängig von seiner aktuellen Position in die Kommandeposition. Wenn die aktuelle Position beispielsweise Null ist und die Befehlsbewegung auf 100 mm beträgt, sendet der Controller genügend Impulse, um den Stellantrieb auf die 100-mm-Marke zu verschieben und anzuhalten.

Wenn jedoch die aktuelle Position des Aktuators 150 mm betrug, würde eine absolute Bewegung von 100 mm dazu führen, dass der Controller die Impulse in negative Richtung schickt, um den Stellantrieb um 50 mm rückwärts zu bewegen und an der 100-mm-Position zu stoppen.

Praktische Verwendungen

Das häufigste Problem bei der Verwendung von Pulsregelung ist die Verkabelung. Die Signale werden oft versehentlich umgekehrt verdrahtet. Im 2p-Modus bedeutet dies, dass die CCW-Ausgabe mit CW-Eingang und umgekehrt angeschlossen ist. Im 1p -Modus bedeutet dies, dass der Pulssignalausgang mit dem Richtungseingang verdrahtet ist und der Richtungssignalausgang mit dem Impulseingang verbunden ist.

Im 2p -Modus lässt dieser Kabelfehler den Motor spinnen, wenn er befohlen hat, CCW und CCW zu gehen, wenn er befohlen wird, CW zu gehen. Im 1p -Modus ist das Problem schwieriger zu diagnostizieren. Wenn die Signale ausgetauscht werden, sendet der Controller einen Impulszug an die Richtungseingabe, die nichts bewirkt. Es würde auch eine Richtung ändern (das Signal abhängig von der Richtung ein- oder ausgeschaltet) in den Schritteingang, der dazu führen kann, dass der Motor einen Impuls dreht. Ein Bewegungspuls ist normalerweise ziemlich schwer zu sehen.

Die Verwendung des 2P -Modus erleichtert die Fehlerbehebung und es ist normalerweise einfacher, für diejenigen ohne viel Erfahrung in dieser Art von Bewegungssteuerung zu verstehen.

Hier ist eine Methode, um sicherzustellen, dass so wenig Zeit wie möglich für die Fehlerbehebung im Puls und zur Richtungsachsen aufgewendet wird. Es ermöglicht es den Ingenieuren, sich auf eine Sache zu konzentrieren. Dies sollte Sie daran hindern, Tage zu verbringen, um herauszufinden, welcher Verdrahtungsfehler Bewegung nur verhindern, nur um herauszufinden, dass die Funktion des Impulsausgangs in der SPS falsch konfiguriert ist, und Sie haben nie Impulse ausgegeben.

1. Bestimmen Sie den zu verwendenden Impulsmodus und verwenden Sie denselben Modus für alle Achsen.

2. Stellen Sie den Controller für den richtigen Modus ein.

3. Setzen Sie das Laufwerk für den richtigen Modus.

4. Erstellen Sie das einfachste Programm in Ihrem Controller (normalerweise eine Jognfunktion), damit der Motor mit langsamer Geschwindigkeit in die eine oder andere Richtung drehen kann.

5. Befehlen Sie eine CW -Bewegung und beobachten Sie nach Status im Controller, um anzuzeigen, dass Impulse ausgegeben werden.

–Diese können LEDs auf den Ausgängen des Controller- oder Statusflags wie das geschäftige Flag in der SPS sein. Der Impulsausgangszähler im Controller kann auch überwacht werden, um festzustellen, dass der Wert ändert.

–Der Motor muss nicht an Ausgangsimpulse angeschlossen werden.

6. Wiederholen Sie den Test in der CCW -Richtung.

7. Wenn die Ausgabe von Impulsen in beide Richtungen erfolgreich ist, fahren Sie fort. Wenn nicht, muss die Programmierung zuerst herausgefunden werden.

8. Drahieren Sie den Controller mit dem Treiber.

9. Jogmotor in eine Richtung. Wenn es funktioniert, gehen Sie Schritt 10. Wenn es nicht funktioniert, überprüfen Sie die Verkabelung.

10. den Motor in die entgegengesetzte Richtung joggen. Wenn es funktioniert, haben Sie es geschafft. Wenn es nicht funktioniert, überprüfen Sie die Verkabelung.

In dieser ersten Phase wurden viele Stunden verschwendet, da die Impulsfrequenz niedrig genug ist, um den Motor extrem langsam zu drehen, wie 1/100 RPS. Wenn Sie nur erkennen können, ob es funktioniert, wenn Sie die Motorwelle beobachten, sieht sie möglicherweise nicht so aus, als würde sie sich mit niedriger Geschwindigkeit bewegen, und veranlasst, dass sie glauben, dass es keine Impulse herausbringt. Es ist am besten, eine sichere Geschwindigkeit basierend auf motorischen Auflösung und Anwendungsparametern zu berechnen, bevor die Geschwindigkeit für den Test festgelegt wird. Einige glauben, dass sie eine nutzbare Geschwindigkeit nur durch Vermutungen setzen können. Wenn der Motor jedoch 10.000 Impulse benötigt, um eine Revolution zu drehen, und die Impulsfrequenz auf 1.000 pps eingestellt ist, dauert der Motor 10 Sekunden. eine Revolution bewegen. Umgekehrt, wenn der Motor 1.000 Impulse benötigt, um eine Revolution zu bewegen, und die Impulsfrequenz auf 1.000 eingestellt ist, wird der Motor eine Revolution pro Sekunde oder 60 U / min bewegen. Dies kann zu schnell für den Test sein, wenn der Motor an einer Last wie ein Kugellschraubenantrieb mit begrenzter Bewegungsabstand angebracht ist. Es ist entscheidend, Indikatoren zu beobachten, bei denen Impulse ausgegeben werden (LEDs oder Impulszähler).

Berechnungen für die praktische Anwendung

Benutzer enden häufig mit HMIs, die die Entfernung und Geschwindigkeit der Maschine in Einheiten von Impulsen und nicht in technischen Einheiten wie Millimetern zeigen. Oft wird der Programmierer überflutet, um die Maschine zum Laufen zu bringen, und nimmt sich nicht die Zeit, um die Maschineneinheiten zu bestimmen und sie in technische Einheiten umzuwandeln. Hier sind ein paar Tipps, um dabei zu helfen.

Wenn Sie die Schrittauflösung des Motors (Impulse pro Revolution) und die Bewegung pro motorischer Revolution (MM) kennen, wird die Befehlspulskonstante als Auflösung/Entfernung pro Revolution oder Impulse pro Revolution/Entfernung pro Revolution berechnet.

Die Konstante kann helfen, zu finden, wie viele Impulse benötigt werden, um einen bestimmten Abstand zu bewegen:

Stromposition (oder Abstand) = Impulsanzahl/Befehl Impulse konstant.

Um technische Einheiten in Impulse umzuwandeln, bestimmen Sie zunächst die Konstante, die die Anzahl der für einen bestimmten Umzug benötigten Impulse bestimmt. Angenommen, im obigen Beispiel erfordert der Motor 500 Impulse, um eine Revolution zu drehen, und eine Revolution beträgt 10 mm. Die Berechnung der Konstante kann durch Teilen von 500 (PPR) durch 10 (mm p/r) durchgeführt werden. Die Konstante beträgt also 500 Impulse/10 mm oder 50 Impulse/mm.

Diese Konstante kann dann verwendet werden, um die Anzahl der Impulse zu berechnen, die für einen bestimmten Abstand erforderlich sind. Zum Beispiel 15 mm, 15 mm × 50 ppm = 750 Impulse.

Um einen Impulszähler in technische Einheiten zu konvertieren, teilen Sie einfach den Impulszählerwert durch die Befehlsimpulskonstante auf. Wenn der Impulszähler 6.000 liest, würde er durch die aus dem obige Beispiel berechnete Befehlsimpulskonstante geteilt, die Position der Aktuator würde 6.000 Impulse/50 ppm = 120 mm betragen.

Um eine Geschwindigkeit in MM zu befehlen und den Controller die richtige Frequenz in Hz (Impulse pro Sekunde) zu berechnen, muss die Geschwindigkeitskonstante zuerst bestimmt werden. Dies geschieht durch die Suche nach der Befehlspulskonstante (wie oben gezeigt), die Einheiten werden jedoch geändert. Mit anderen Worten, wenn der Motor 500 PPR ausstellt und der Aktuator 10 mm pro Revolution bewegt, wird der Aktuator 10 mm pro Sekunde bewegt, wenn 500 Impulse pro Sekunde geboten werden. Teilen von 500 Impulsen pro Sekunde x 10 mm pro Sekunde führt zu 50 Impulsen pro Sekunde pro mm. Daher führt die Multiplizierung der Zielgeschwindigkeit mit 50 zur ordnungsgemäßen Impulsfrequenz.

Die Formeln sind gleich, aber die Einheiten ändern sich:

Geschwindigkeitskonstante in PPS = Impulsen pro Revolution/Entfernung pro Revolution

Impulsgeschwindigkeit (PPS) = (Geschwindigkeitskonstante) × Geschwindigkeit in mm

Die Verwendung eines Setups, bei dem Puls -Zugsignale zur Steuerung der Bewegung verwendet werden, scheint zunächst entmutigend zu sein. Wenn Sie jedoch die Signaltypen und Einstellungen auf dem Controller und Laufwerke am Anfang genau beachten, kann die Zeit verkürzt, die damit funktioniert. Wenn man sich die Zeit nimmt, sofort einige grundlegende Berechnungen durchzuführen, ist das Programmieren der Geschwindigkeiten und Entfernungen einfacher und Maschinenbetreiber werden intuitivere Informationen auf ihrem HMIS angezeigt.