Pour l'automatisation des machines qui ne nécessitent que deux à trois axes d'actionneurs électriques, les sorties d'impulsion peuvent être le moyen le plus simple.

L'utilisation de sorties d'impulsions d'un PLC est un moyen rentable d'obtenir un mouvement simple. La plupart des fabricants de PLC, sinon tous, fournissent un moyen de contrôler les servos et les steppers en utilisant un signal de train d'impulsion. Ainsi, lorsqu'une simple machine doit être automatisée sur seulement deux ou trois axes sur les actionneurs électriques, les sorties d'impulsion peuvent être beaucoup plus faciles à configurer, à filmer et à programmer que d'utiliser des signaux analogiques. Il peut également coûter moins cher que l'utilisation d'un mouvement en réseau tel que Ethernet / IP.

Jetons donc un coup d'œil à contrôler un moteur pas à pas ou un servo avec un conducteur ou un amplificateur entre le contrôleur et le moteur en mettant l'accent sur les signaux d'impulsion utilisés par le contrôleur ou l'indexeur.

Bases du train d'impulsions

Les moteurs pas à pas et les versions contrôlées par impulsions des servomoteurs peuvent tourner dans les deux sens. Cela signifie qu'un contrôleur doit fournir, au minimum, deux signaux de contrôle au lecteur. Il existe deux façons de fournir ces signaux, et différents fabricants les appellent des choses différentes. Il existe deux façons courantes de se référer aux deux schémas de signal de contrôle que vous utilisez: «Mode 1P», aka comme «Mode Step / Direction» et «Mode 2P», qui est appelé «Mode CW / CCW» ou dans le sens horaire / dans le sens antihoraire mode. Les deux modes nécessitent deux signaux de contrôle du contrôleur vers le lecteur.

En mode 1p, un signal de contrôle est un train d'impulsions ou un signal «étape». L'autre signal est une entrée directionnelle. Si l'entrée directionnelle est activée et qu'un signal pulsé est présent sur l'entrée de pas, le moteur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. Inversement, si le signal de direction est désactivé et qu'un signal pulsé est présent sur l'entrée de pas, le moteur tourne dans l'autre direction ou dans le sens antihoraire. Le train d'impulsions est toujours sur la même entrée, quelle que soit la direction souhaitée.

En mode 2p, les deux signaux sont un train d'impulsions. Une seule entrée à la fois aura une fréquence, donc si le train d'impulsions CW est présent, le moteur tourne CW. Si le train d'impulsions CCW est présent, le moteur tourne les CCW. Quelle entrée reçoit le train d'impulsions dépend de la direction souhaitée.

Les impulsions de sortie du contrôleur font bouger le moteur. Le moteur tourne une unité incrémentielle pour chaque impulsion de l'entrée d'impulsion du lecteur. Par exemple, si un moteur à trempage biphasé a 200 impulsions par révolution (PPR), une impulsion fait tourner le moteur 1/200 d'une révolution ou 1,8 degrés, et 200 impulsions feront tourner le moteur une révolution.

Bien sûr, différents moteurs ont des résolutions différentes. Les moteurs pas à pas peuvent être micro-Stepped, ce qui leur donne plusieurs milliers d'impulsions par révolution. De plus, les servomoteurs ont généralement plusieurs milliers d'impulsions par révolution comme résolution minimale. Quelle que soit la résolution du moteur, une impulsion du contrôleur ou de l'indexer ne fait tourner qu'une seule unité incrémentielle.

La vitesse à laquelle un moteur tourne dépend de la fréquence ou de la vitesse des impulsions. Plus les impulsions sont rapides, plus le moteur tourne rapidement. Dans l'exemple ci-dessus, avec un moteur qui a 200 PPR, une fréquence de 200 impulsions par seconde (PPS) ferait tourner le moteur à une rotation par seconde (RPS) ou 60 rotations par minute (tr / min). Plus il y a de légumineuses nécessaires pour tourner le moteur One Revolution (PPR), plus les impulsions doivent être envoyées rapidement pour obtenir la même vitesse. Par exemple, un moteur avec 1 000 PPR devrait avoir les temps de fréquence d'impulsion aussi plus élevés que celui d'un moteur avec 200 PPR pour faire le même régime. Les mathématiques sont assez simples:

RPS = PPS / PPR (Rotations par seconde = impulsions par seconde / impulsions par rotation)

RPM = RPS (60)

Contrôler les impulsions

La plupart des contrôleurs ont une méthode pour déterminer si le moteur doit faire tourner CW ou CCW et contrôlera les signaux de manière appropriée. En d'autres termes, il n'est normalement pas nécessaire pour le programmeur de déterminer les sorties à activer. Par exemple, de nombreux PLC ont des fonctions pour contrôler le mouvement à l'aide d'un signal d'impulsion, et cette fonction contrôle automatiquement les sorties pour obtenir la direction correcte de la rotation, que le contrôleur soit configuré pour le mode 1P ou 2P.

Considérez deux mouvements comme un exemple simple. Les deux mouvements sont de 1 000 impulsions. L'un est dans le sens positif, l'autre dans le sens négatif. Le contrôleur allume les sorties appropriées, que 1P ou 2P soit utilisée, pour faire tourner le moteur dans le sens positif (généralement CW) lorsque le nombre d'impulsions commandé est de 1 000. D'un autre côté, si un programme commande −1 000 impulsions, le contrôleur allume les sorties appropriées pour se déplacer dans le sens négatif (généralement CCW). Par conséquent, il n'est pas nécessaire que le programmeur contrôle la direction de la rotation du moteur en utilisant du code dans le programme pour sélectionner les sorties à utiliser. Le contrôleur le fait automatiquement.

Les contrôleurs et les pilotes ont généralement un moyen pour les utilisateurs de sélectionner le type d'impulsion, soit par commutateur DIP ou paramètre de sélection de logiciels. Il est important de s'assurer que le contrôleur et le pilote sont configurés de la même manière. Sinon, l'opération peut être irrégulière ou ne fonctionnera pas du tout.

Mouvements absolus et incrémentiels

Les deux commandes de mouvement les plus courantes dans la programmation de contrôle de mouvement sont des commandes de déplacement incrémentielles et absolues. Le concept de mouvements absolus et incrémentiels confond de nombreux utilisateurs quelle que soit la méthode de contrôle du moteur utilisé. Mais cette information s'applique si le moteur est contrôlé avec des impulsions, un signal analogique ou un réseau comme Ethernet / IP ou EtherCat.

Tout d'abord, si un moteur a un encodeur dessus, ses types de mouvements n'ont rien à voir avec le type d'encodeur. Deuxièmement, des mouvements absolus et incrémentiels peuvent être effectués, qu'il y ait un codeur absolu ou incrémentiel ou pas du tout d'encodeur.

Lorsque vous utilisez un moteur pour déplacer un axe linéaire, comme un actionneur à vis à billes, il y a (évidemment) une distance finie entre une extrémité de l'actionneur à l'autre. En d'autres termes, si le chariot est à une extrémité de l'actionneur, le moteur ne peut être tourné que pour se déplacer jusqu'à ce que le chariot atteigne l'extrémité opposée. Ceci est la longueur de course. Par exemple, sur un actionneur avec 200 mm de voyage, une extrémité de l'actionneur est normalement la position «zéro» ou domestique.

Un mouvement absolu transporte la voiture vers la position commandée quelle que soit sa position actuelle. Par exemple, si la position actuelle est nulle et que le mouvement commandé est à 100 mm, le contrôleur envoie suffisamment d'impulsions pour faire avancer l'actionneur vers la marque de 100 mm et s'arrêter.

Mais si la position actuelle de l'actionneur était de 150 mm, un mouvement absolu de 100 mm ferait d'envoyer le contrôleur des impulsions dans le sens négatif pour déplacer l'actionneur vers l'arrière 50 mm et s'arrêter à la position de 100 mm.

Utilisations pratiques

Le problème le plus courant avec l'utilisation du contrôle d'impulsions est le câblage. Les signaux sont souvent accidentellement câblés à l'envers. En mode 2p, cela signifie que la sortie CCW est connectée à l'entrée CW et vice-versa. En mode 1p, cela signifie que la sortie du signal d'impulsion est câblée à l'entrée de direction et que la sortie du signal de direction est connectée à l'entrée d'impulsion.

En mode 2P, cette erreur de câblage fait du moteur CW lorsqu'il est commandé d'aller CCW et CCW lorsqu'il est ordonné d'aller CW. En mode 1p, le problème est plus difficile à diagnostiquer. Si les signaux sont échangés, le contrôleur envoie un train d'impulsions à l'entrée de direction, ce qui ne fait rien. Il enverrait également un changement de direction (activer ou désactiver le signal en fonction de la direction) à l'entrée de pas qui peut faire tourner le moteur une impulsion. Une impulsion de mouvement est généralement assez difficile à voir.

L'utilisation du mode 2p facilite le dépannage, et il est généralement plus facile à comprendre pour ceux qui n'ont pas beaucoup d'expérience dans ce type de contrôle de mouvement.

Voici une méthode pour garantir le moins de temps que possible est consacré à la suppression des axes d'impulsion et de direction. Il permet aux ingénieurs de se concentrer sur une chose à la fois. Cela devrait vous empêcher de passer des jours à essayer de déterminer quelle erreur de câblage empêche le mouvement uniquement pour découvrir que la fonction de sortie d'impulsion est mal configurée dans le PLC et que vous n'écrivez jamais d'impulsions.

1. Déterminez le mode d'impulsion à utiliser et utilisez le même mode pour tous les axes.

2. Réglez le contrôleur pour le mode approprié.

3. Réglez le lecteur pour le mode approprié.

4. Créez le programme le plus simple de votre contrôleur (généralement une fonction de jogging) afin que le moteur puisse être commandé de tourner dans un sens ou dans l'autre à une vitesse lente.

5. Commandez un mouvement CW et surveillez tous les statuts du contrôleur pour indiquer que les impulsions sont en cours de sortie.

–Cela pourrait être des LED sur les sorties du contrôleur ou des drapeaux d'état comme le drapeau occupé dans l'automate. Le compteur de sortie d'impulsion dans le contrôleur peut également être surveillé pour voir qu'il modifie la valeur.

–Le moteur n'a pas besoin d'être connecté aux impulsions de sortie.

6. Répétez le test dans la direction CCW.

7. Si la sortie des impulsions dans les deux sens est réussie, passez à autre chose. Sinon, la programmation doit être déterminée en premier.

8. Tirez le contrôleur sur le conducteur.

9. Moteur de jogging dans une direction. Si cela fonctionne, passez l'étape 10. Si cela ne fonctionne pas, vérifiez le câblage.

10. Jog sur le moteur dans la direction opposée. Si cela fonctionne, vous avez réussi. Si cela ne fonctionne pas, vérifiez le câblage.

De nombreuses heures ont été gaspillées à cette première phase car la fréquence d'impulsion est suffisamment basse pour faire tourner le moteur extrêmement lentement, comme 1/100 RPS. Si la seule façon de savoir si vous fonctionnez est de regarder l'arbre du moteur, il pourrait ne pas sembler se déplacer à basse vitesse, ce qui a conduit à croire qu'il ne sort pas d'impulsions. Il est préférable de calculer une vitesse sûre en fonction de la résolution du moteur et des paramètres d'application avant que la vitesse ne soit définie pour le test. Certains croient qu'ils peuvent définir une vitesse utilisable simplement en devinant. Mais si le moteur a besoin de 10 000 impulsions pour faire tourner une révolution et que la fréquence des impulsions est fixée à 1 000 pps, le moteur prendra 10 secondes. pour déplacer une révolution. Inversement, si le moteur a besoin de 1 000 impulsions pour déplacer une révolution et que la fréquence d'impulsion est réglée à 1 000, le moteur déplacera une révolution par seconde ou 60 tr / min. Cela peut être trop rapide pour le test si le moteur est fixé à une charge comme un actionneur à vis à billes avec une distance de mouvement limitée. Il est essentiel de regarder des indicateurs qui révèlent des impulsions en cours de sortie (LED ou compteur d'impulsions).

Calculs pour l'application pratique

Les utilisateurs se retrouvent souvent avec des HMI montrant la distance et la vitesse de la machine en unités d'impulsions plutôt que des unités d'ingénierie telles que des millimètres. Souvent, le programmeur est précipité pour faire fonctionner la machine et ne prend pas le temps de déterminer les unités de la machine et de les convertir en unités d'ingénierie. Voici quelques conseils pour aider à cela.

Si vous connaissez la résolution des pas du moteur (impulsions par révolution) et le mouvement réalisé par révolution du moteur (mm), la constante d'impulsion de commande est calculée comme une résolution / distance par révolution, ou des impulsions par révolution / distance par révolution.

La constante peut aider à trouver le nombre d'impulsions nécessaires pour déplacer une distance spécifique:

Position de courant (ou distance) = Count d'impulsions / commandes Trulses Constante.

Pour convertir les unités d'ingénierie en impulsions, déterminez d'abord la constante qui détermine le nombre d'impulsions nécessaires pour un mouvement donné. Supposons que dans l'exemple ci-dessus, le moteur nécessite 500 impulsions pour faire tourner une révolution et une révolution est de 10 mm. Le calcul de la constante peut être effectué en divisant 500 (PPR) par 10 (mm p / r). La constante est donc de 500 impulsions / 10 mm ou 50 impulsions / mm.

Cette constante peut ensuite être utilisée pour calculer le nombre d'impulsions nécessaires pour un mouvement d'une distance donnée. Par exemple, pour déplacer 15 mm, 15 mm × 50 ppm = 750 impulsions.

Pour convertir une lecture du compteur d'impulsions en unités d'ingénierie, divisez simplement la valeur du compteur d'impulsions par la constante d'impulsion de commande. Ainsi, si le compteur d'impulsions lit 6 000, le divisé par la constante d'impulsion de commande calculée à partir de l'exemple ci-dessus, la position de l'actionneur serait de 6 000 impulsions / 50 ppm = 120 mm.

Pour commander une vitesse en mm et faire calculer le contrôleur de la fréquence appropriée en Hz (impulsions par seconde), la constante de vitesse doit d'abord être déterminée. Cela se fait en trouvant la constante d'impulsion de commande (comme indiqué ci-dessus), mais les unités sont modifiées. En d'autres termes, si le moteur éteint 500 PPP et que l'actionneur se déplace 10 mm par révolution, alors si 500 impulsions par seconde sont commandées, l'actionneur se déplacera 10 mm par seconde. La division de 500 impulsions par seconde par 10 mm par seconde entraîne 50 impulsions par seconde par mm. Par conséquent, la multiplication de la vitesse cible par 50 entraîne la fréquence d'impulsion appropriée.

Les formules sont les mêmes, mais les unités changent:

Constante de vitesse en pps = impulsions par révolution / distance par révolution

Vitesse d'impulsion (PPS) = (constante de vitesse) × vitesse en mm

L'utilisation d'une configuration qui utilise des signaux de train Pulse pour contrôler le mouvement peut sembler intimidant au début, cependant, prêter une attention particulière aux types de signaux et aux paramètres du contrôleur et des lecteurs au début peut réduire le temps passé à le faire fonctionner. De plus, si l'on prend le temps de faire des calculs de base immédiatement, la programmation des vitesses et des distances sera plus facile et les opérateurs de machines auront des informations plus intuitives affichées sur leur HMIS.