स्वचालित मशीनों के लिए जिन्हें इलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स के केवल दो से तीन अक्षों की आवश्यकता होती है, पल्स आउटपुट सबसे आसान तरीका हो सकता है।

पीएलसी से पल्स आउटपुट का उपयोग करना सरल गति प्राप्त करने का एक लागत प्रभावी तरीका है। अधिकांश, यदि सभी नहीं, तो पीएलसी निर्माता पल्स ट्रेन सिग्नल का उपयोग करके सर्वो और स्टेपर को नियंत्रित करने का एक तरीका प्रदान करते हैं। इसलिए जब एक साधारण मशीन को इलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स पर केवल दो या तीन अक्षों पर स्वचालित करने की आवश्यकता होती है, तो एनालॉग सिग्नल का उपयोग करने की तुलना में पल्स आउटपुट को स्थापित करना, तार करना और प्रोग्राम करना बहुत आसान हो सकता है। ईथरनेट/आईपी जैसे नेटवर्क मोशन का उपयोग करने की तुलना में इसकी लागत भी कम हो सकती है।

तो आइए नियंत्रक और मोटर के बीच एक ड्राइवर या एम्पलीफायर के साथ एक स्टेपर मोटर या सर्वो को नियंत्रित करने पर एक नज़र डालें, जिसमें नियंत्रक या इंडेक्सर से उपयोग किए जाने वाले पल्स सिग्नल पर जोर दिया जाता है।

पल्स ट्रेन मूल बातें

स्टेपर मोटर्स और सर्वो मोटर्स के पल्स-नियंत्रित संस्करण दोनों दिशाओं में घूम सकते हैं। इसका मतलब है कि एक नियंत्रक को ड्राइव को कम से कम दो नियंत्रण सिग्नल प्रदान करने की आवश्यकता होती है। इन संकेतों को प्रदान करने के दो तरीके हैं, और विभिन्न निर्माता उन्हें अलग-अलग नाम देते हैं। आपके द्वारा उपयोग की जा रही दो नियंत्रण सिग्नल योजनाओं को संदर्भित करने के दो सामान्य तरीके हैं: "1पी मोड", जिसे "स्टेप/डायरेक्शन मोड" भी कहा जाता है, और "2पी मोड", जिसे "सीडब्ल्यू/सीसीडब्ल्यू मोड" या क्लॉकवाइज/काउंटरक्लॉकवाइज कहा जाता है। तरीका। दोनों मोड के लिए नियंत्रक से ड्राइव तक दो नियंत्रण संकेतों की आवश्यकता होती है।

1पी मोड में, एक नियंत्रण सिग्नल एक पल्स ट्रेन या "स्टेप" सिग्नल है। दूसरा सिग्नल एक दिशात्मक इनपुट है। यदि दिशात्मक इनपुट चालू है, और चरण इनपुट पर एक स्पंदित सिग्नल मौजूद है, तो मोटर दक्षिणावर्त घूमती है। इसके विपरीत, यदि दिशा संकेत बंद है और चरण इनपुट पर एक स्पंदित संकेत मौजूद है, तो मोटर दूसरी दिशा में या वामावर्त दिशा में घूमती है। पल्स ट्रेन हमेशा एक ही इनपुट पर होती है, चाहे कोई भी दिशा वांछित हो।

2पी मोड में, दोनों सिग्नल एक पल्स ट्रेन हैं। एक समय में केवल एक इनपुट की आवृत्ति होगी, इसलिए यदि सीडब्ल्यू पल्स ट्रेन मौजूद है, तो मोटर सीडब्ल्यू को घुमाती है। यदि CCW पल्स ट्रेन मौजूद है, तो मोटर CCW को घुमाता है। कौन सा इनपुट पल्स ट्रेन प्राप्त करता है यह वांछित दिशा पर निर्भर करता है।

नियंत्रक से पल्स आउटपुट मोटर को गतिमान बनाते हैं। मोटर ड्राइव के पल्स इनपुट पर प्रत्येक पल्स के लिए एक वृद्धिशील इकाई को घुमाता है। उदाहरण के लिए, यदि दो-चरण स्टेपिंग मोटर में प्रति क्रांति (पीपीआर) 200 पल्स हैं, तो एक पल्स मोटर को 1/200 क्रांति या 1.8 डिग्री घुमाएगा, और 200 पल्स मोटर को एक क्रांति घुमाएगा।

बेशक, अलग-अलग मोटरों के अलग-अलग रिज़ॉल्यूशन होते हैं। स्टेपर मोटर्स को माइक्रो-स्टेप किया जा सकता है, जिससे उन्हें प्रति क्रांति कई हजार पल्स मिलते हैं। इसके अतिरिक्त, सर्वो मोटर्स में आम तौर पर न्यूनतम रिज़ॉल्यूशन के रूप में प्रति क्रांति कई हजारों पल्स होते हैं। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि मोटर का रिज़ॉल्यूशन क्या है, नियंत्रक या इंडेक्सर से एक पल्स इसे केवल एक वृद्धिशील इकाई को घुमाता है।

मोटर जिस गति से घूमती है वह दालों की आवृत्ति या गति पर निर्भर करती है। पल्स जितनी तेज़ होगी, मोटर उतनी ही तेज़ी से घूमेगी। उपरोक्त उदाहरण में, एक मोटर जिसमें 200 पीपीआर है, 200 पल्स प्रति सेकंड (पीपीएस) की आवृत्ति मोटर को एक रोटेशन प्रति सेकंड (आरपीएस) या 60 रोटेशन प्रति मिनट (आरपीएम) पर घुमाएगी। मोटर को एक चक्कर (पीपीआर) में घुमाने के लिए जितनी अधिक पल्स की आवश्यकता होगी, समान गति प्राप्त करने के लिए उतनी ही तेजी से पल्स को भेजना होगा। उदाहरण के लिए, 1,000 पीपीआर वाली मोटर को समान आरपीएम पर जाने के लिए 200 पीपीआर वाली मोटर की पल्स आवृत्ति गुना अधिक होनी चाहिए। गणित बहुत सरल है:

आरपीएस = पीपीएस/पीपीआर (रोटेशन प्रति सेकंड = पल्स प्रति सेकंड/पल्स प्रति रोटेशन)

आरपीएम = आरपीएस(60)

दालों पर नियंत्रण

अधिकांश नियंत्रकों के पास यह निर्धारित करने की एक विधि होती है कि मोटर को सीडब्ल्यू या सीसीडब्ल्यू घुमाना चाहिए और सिग्नल को उचित रूप से नियंत्रित किया जाएगा। दूसरे शब्दों में, आमतौर पर प्रोग्रामर के लिए यह पता लगाना आवश्यक नहीं है कि कौन सा आउटपुट चालू करना है। उदाहरण के लिए, कई पीएलसी में पल्स सिग्नल का उपयोग करके गति को नियंत्रित करने के लिए फ़ंक्शन होते हैं, और वह फ़ंक्शन स्वचालित रूप से रोटेशन की सही दिशा प्राप्त करने के लिए आउटपुट को नियंत्रित करता है, भले ही नियंत्रक 1P या 2P मोड के लिए कॉन्फ़िगर किया गया हो।

एक साधारण उदाहरण के रूप में दो चालों पर विचार करें। दोनों चालें 1,000 पल्स हैं। एक सकारात्मक दिशा में है, दूसरा नकारात्मक दिशा में. जब कमांड किए गए पल्स की संख्या 1,000 होती है, तो मोटर को सकारात्मक दिशा (आमतौर पर सीडब्ल्यू) में घुमाने के लिए नियंत्रक उचित आउटपुट चालू करता है, चाहे 1पी या 2पी का उपयोग किया जाता है। दूसरी ओर, यदि कोई प्रोग्राम -1,000 पल्स का आदेश देता है, तो नियंत्रक नकारात्मक दिशा (आमतौर पर सीसीडब्ल्यू) में जाने के लिए उपयुक्त आउटपुट चालू कर देता है। इसलिए, प्रोग्रामर के लिए यह आवश्यक नहीं है कि वह प्रोग्राम में कोड का उपयोग करके मोटर रोटेशन की दिशा को नियंत्रित करे ताकि यह चयन किया जा सके कि कौन से आउटपुट का उपयोग करना है। नियंत्रक स्वचालित रूप से ऐसा करता है.

नियंत्रकों और ड्राइवरों के पास आम तौर पर उपयोगकर्ताओं के लिए डिप स्विच या सॉफ़्टवेयर चयन सेटिंग द्वारा पल्स प्रकार का चयन करने का एक तरीका होता है। यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि नियंत्रक और ड्राइवर समान रूप से स्थापित हों। यदि नहीं, तो ऑपरेशन अनियमित हो सकता है या बिल्कुल भी काम नहीं करेगा।

निरपेक्ष और वृद्धिशील चालें

मोशन कंट्रोल प्रोग्रामिंग में दो सबसे आम मूवमेंट कमांड वृद्धिशील और एब्सोल्यूट मूव कमांड हैं। निरपेक्ष और वृद्धिशील चालों की अवधारणा कई उपयोगकर्ताओं को भ्रमित करती है, भले ही उपयोग की गई मोटर नियंत्रण विधि कुछ भी हो। लेकिन यह जानकारी लागू होती है कि क्या मोटर को पल्स, एनालॉग सिग्नल, या ईथरनेट/आईपी या ईथरकैट जैसे नेटवर्क से नियंत्रित किया जाता है।

सबसे पहले, यदि किसी मोटर पर एनकोडर लगा है, तो उसकी चालों का एनकोडर प्रकार से कोई लेना-देना नहीं है। दूसरा, निरपेक्ष और वृद्धिशील चालें की जा सकती हैं, चाहे कोई निरपेक्ष या वृद्धिशील एनकोडर हो या कोई एनकोडर ही न हो।

रैखिक अक्ष को स्थानांतरित करने के लिए मोटर का उपयोग करते समय, जैसे कि बॉल स्क्रू एक्चुएटर, एक्चुएटर के एक छोर से दूसरे छोर के बीच (स्पष्ट रूप से) एक सीमित दूरी होती है। दूसरे शब्दों में, यदि गाड़ी एक्चुएटर के एक छोर पर है, तो मोटर को केवल तब तक घुमाया जा सकता है जब तक कि गाड़ी विपरीत छोर तक नहीं पहुंच जाती। यह स्ट्रोक की लंबाई है. उदाहरण के लिए, 200-मिमी यात्रा वाले एक्चुएटर पर, एक्चुएटर का एक सिरा आम तौर पर "शून्य" या घरेलू स्थिति में होता है।

एक पूर्ण चाल गाड़ी को उसकी वर्तमान स्थिति की परवाह किए बिना आदेशित स्थिति में ले जाती है। उदाहरण के लिए, यदि वर्तमान स्थिति शून्य है और आदेशित चाल 100 मिमी है, तो नियंत्रक एक्चुएटर को 100-मिमी के निशान तक आगे ले जाने और रुकने के लिए पर्याप्त पल्स भेजता है।

लेकिन यदि एक्चुएटर की वर्तमान स्थिति 150 मिमी थी, तो 100 मिमी की एक पूर्ण चाल नियंत्रक को नकारात्मक दिशा में पल्स भेजने के लिए मजबूर कर देगी जिससे एक्ट्यूएटर 50 मिमी पीछे चला जाएगा और 100 मिमी की स्थिति पर रुक जाएगा।

व्यावहारिक उपयोग

पल्स नियंत्रण का उपयोग करने में सबसे आम समस्या वायरिंग में है। सिग्नल अक्सर गलती से उलटे तार में आ जाते हैं। 2पी मोड में, इसका मतलब है कि सीसीडब्ल्यू आउटपुट सीडब्ल्यू इनपुट से जुड़ा है और इसके विपरीत। 1P मोड में, इसका मतलब है कि पल्स सिग्नल आउटपुट दिशा इनपुट से जुड़ा हुआ है, और दिशा सिग्नल आउटपुट पल्स इनपुट से जुड़ा है।

2P मोड में, वायरिंग की यह गलती मोटर को CCW जाने का आदेश देने पर CW घुमा देती है और CW जाने का आदेश देने पर CCW घुमा देती है। 1पी मोड में, समस्या का निदान करना अधिक कठिन है। यदि सिग्नलों की अदला-बदली की जाती है, तो नियंत्रक दिशा इनपुट पर एक पल्स ट्रेन भेजता है, जो कुछ नहीं करती है। यह स्टेप इनपुट में एक दिशा परिवर्तन (दिशा के आधार पर सिग्नल को चालू या बंद करना) भी भेजेगा जिससे मोटर एक पल्स को घुमा सकता है। गति की एक नब्ज को देखना आमतौर पर बहुत कठिन होता है।

2P मोड का उपयोग करने से समस्या निवारण आसान हो जाता है, और इस प्रकार के गति नियंत्रण में अधिक अनुभव नहीं रखने वाले लोगों के लिए इसे समझना आमतौर पर आसान होता है।

यहां यह सुनिश्चित करने की एक विधि दी गई है कि पल्स और दिशा अक्षों की समस्या निवारण में जितना संभव हो उतना कम समय खर्च किया जाए। यह इंजीनियरों को एक समय में एक चीज़ पर ध्यान केंद्रित करने देता है। इससे आपको यह पता लगाने में दिन बिताने से बचना चाहिए कि कौन सी वायरिंग गलती गति को रोक रही है, केवल यह पता लगाने के लिए कि पीएलसी में पल्स आउटपुट फ़ंक्शन गलत तरीके से कॉन्फ़िगर किया गया है और आप कभी भी पल्स आउटपुट नहीं कर रहे थे।

1. उपयोग किए जाने वाले पल्स मोड को निर्धारित करें और सभी अक्षों के लिए समान मोड का उपयोग करें।

2. नियंत्रक को उचित मोड पर सेट करें।

3. ड्राइव को उचित मोड पर सेट करें।

4. अपने कंट्रोलर में सबसे सरल प्रोग्राम बनाएं (आमतौर पर एक जॉग फ़ंक्शन) ताकि मोटर को एक दिशा या दूसरी दिशा में धीमी गति से घूमने का आदेश दिया जा सके।

5. सीडब्ल्यू मूवमेंट को कमांड करें और नियंत्रक में किसी भी स्थिति पर नजर रखें जिससे पता चले कि दालें आउटपुट हो रही हैं।

-यह पीएलसी में व्यस्त ध्वज की तरह नियंत्रक या स्थिति ध्वज से आउटपुट पर एलईडी हो सकता है। नियंत्रक में पल्स आउटपुट काउंटर की निगरानी यह देखने के लिए भी की जा सकती है कि यह मूल्य बदल रहा है।

-मोटर को आउटपुट पल्स से कनेक्ट करने की आवश्यकता नहीं है।

6. सीसीडब्ल्यू दिशा में परीक्षण दोहराएं।

7. यदि दोनों दिशाओं में पल्स आउटपुट सफल है, तो आगे बढ़ें। यदि नहीं, तो पहले प्रोग्रामिंग का पता लगाना होगा।

8. कंट्रोलर को ड्राइवर से तार दें।

9. मोटर को एक दिशा में जॉग करें। यदि यह काम करता है, तो चरण 10 पर जाएँ। यदि यह काम नहीं करता है, तो वायरिंग की जाँच करें।

10. मोटर को विपरीत दिशा में जॉग करें। यदि यह काम करता है, तो आप सफल हो गए हैं। यदि यह काम नहीं करता है, तो वायरिंग की जांच करें।

इस पहले चरण में कई घंटे बर्बाद हो गए हैं क्योंकि पल्स आवृत्ति इतनी कम है कि मोटर बहुत धीमी गति से घूमती है, जैसे 1/100 आरपीएस। यदि आप मोटर शाफ्ट को देखकर ही यह बता सकते हैं कि संचालन हो रहा है या नहीं, तो ऐसा नहीं लगेगा कि यह कम गति से चल रहा है, जिससे किसी को यह विश्वास हो जाएगा कि यह पल्स नहीं दे रहा है। परीक्षण के लिए गति निर्धारित करने से पहले मोटर रिज़ॉल्यूशन और एप्लिकेशन मापदंडों के आधार पर सुरक्षित गति की गणना करना सबसे अच्छा है। कुछ का मानना ​​है कि वे केवल अनुमान लगाकर प्रयोग करने योग्य गति निर्धारित कर सकते हैं। लेकिन अगर मोटर को एक चक्कर लगाने के लिए 10,000 पल्स की आवश्यकता होती है, और पल्स आवृत्ति 1,000 पीपीएस पर सेट होती है, तो मोटर को 10 सेकंड लगेंगे। एक क्रांति को आगे बढ़ाने के लिए. इसके विपरीत, यदि मोटर को एक चक्कर लगाने के लिए 1,000 पल्स की आवश्यकता होती है, और पल्स आवृत्ति 1,000 पर सेट है, तो मोटर एक चक्कर प्रति सेकंड या 60 आरपीएम पर चलेगा। यह परीक्षण के लिए बहुत तेज़ हो सकता है यदि मोटर सीमित गति दूरी के साथ बॉल स्क्रू एक्चुएटर की तरह लोड से जुड़ा हुआ है। ऐसे संकेतकों पर नज़र रखना महत्वपूर्ण है जो बताते हैं कि दालें आउटपुट हो रही हैं (एलईडी, या पल्स काउंटर)।

व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए गणना

उपयोगकर्ता अक्सर एचएमआई के साथ मशीन की दूरी और गति को मिलीमीटर जैसी इंजीनियरिंग इकाइयों के बजाय दालों की इकाइयों में दिखाते हैं। अक्सर प्रोग्रामर को मशीन को चालू करने के लिए दौड़ाया जाता है और उसे मशीन इकाइयों को निर्धारित करने और उन्हें इंजीनियरिंग इकाइयों में परिवर्तित करने में समय नहीं लगता है। इसमें मदद के लिए यहां कुछ युक्तियां दी गई हैं।

यदि आप मोटर के चरण रिज़ॉल्यूशन (पल्स प्रति क्रांति) और मोटर क्रांति (मिमी) के अनुसार की गई गति को जानते हैं, तो कमांड पल्स स्थिरांक की गणना रिज़ॉल्यूशन/प्रति क्रांति दूरी, या पल्स प्रति क्रांति/दूरी प्रति क्रांति के रूप में की जाती है।

स्थिरांक यह पता लगाने में मदद कर सकता है कि किसी विशिष्ट दूरी तक जाने के लिए कितनी दालों की आवश्यकता है:

वर्तमान स्थिति (या दूरी) = पल्स गिनती/कमांड पल्स स्थिरांक।

इंजीनियरिंग इकाइयों को पल्स में परिवर्तित करने के लिए, पहले उस स्थिरांक को निर्धारित करें जो किसी दिए गए कदम के लिए आवश्यक पल्स की संख्या निर्धारित करता है। उपरोक्त उदाहरण में मान लें कि मोटर को एक चक्कर लगाने के लिए 500 पल्स की आवश्यकता होती है और एक चक्कर 10 मिमी है। स्थिरांक की गणना 500 (पीपीआर) को 10 (मिमी पी/आर) से विभाजित करके की जा सकती है। तो स्थिरांक 500 पल्स/10 मिमी या 50 पल्स/मिमी है।

इस स्थिरांक का उपयोग किसी दी गई दूरी की चाल के लिए आवश्यक पल्स की संख्या की गणना करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 15 मिमी स्थानांतरित करने के लिए, 15 मिमी × 50 पीपीएम = 750 पल्स।

पल्स काउंटर रीडिंग को इंजीनियरिंग इकाइयों में बदलने के लिए, बस पल्स काउंटर मान को कमांड पल्स स्थिरांक से विभाजित करें। इस प्रकार, यदि पल्स काउंटर 6,000 पढ़ता है, तो इसे उपरोक्त उदाहरण से गणना की गई कमांड पल्स स्थिरांक से विभाजित करें, एक्चुएटर स्थिति 6,000 पल्स/50 पीपीएम = 120 मिमी होगी।

मिमी में गति का आदेश देने और नियंत्रक से हर्ट्ज (प्रति सेकंड पल्स) में उचित आवृत्ति की गणना करने के लिए, गति स्थिरांक को पहले निर्धारित किया जाना चाहिए। यह कमांड पल्स स्थिरांक (जैसा कि ऊपर दिखाया गया है) ढूंढकर किया जाता है, लेकिन इकाइयां बदल दी जाती हैं। दूसरे शब्दों में, यदि मोटर 500 पीपीआर उत्पन्न करती है और एक्चुएटर 10 मिमी प्रति क्रांति गति करता है, तो यदि प्रति सेकंड 500 पल्स का आदेश दिया जाता है, तो एक्चुएटर 10 मिमी प्रति सेकंड गति करेगा। 500 पल्स प्रति सेकंड को 10 मिमी प्रति सेकंड से विभाजित करने पर परिणाम 50 पल्स प्रति सेकंड प्रति मिमी होता है। इसलिए, लक्ष्य गति को 50 से गुणा करने पर उचित पल्स आवृत्ति प्राप्त होती है।

सूत्र वही हैं, लेकिन इकाइयाँ बदल जाती हैं:

पीपीएस में गति स्थिरांक = प्रति क्रांति स्पंद/प्रति क्रांति दूरी

पल्स गति (पीपीएस) = (गति स्थिर) × गति मिमी में

गति को नियंत्रित करने के लिए पल्स ट्रेन सिग्नल का उपयोग करने वाले सेटअप का उपयोग करना पहली बार में कठिन लग सकता है, हालांकि, शुरुआत में नियंत्रक और ड्राइव पर सिग्नल प्रकार और सेटिंग्स पर ध्यान देने से इसे काम करने में लगने वाला समय कम हो सकता है। इसके अलावा, यदि कोई तुरंत कुछ बुनियादी गणना करने के लिए समय लेता है, तो गति और दूरी की प्रोग्रामिंग करना आसान हो जाएगा और मशीन ऑपरेटरों को उनके एचएमआई पर अधिक सहज जानकारी प्रदर्शित होगी।