उन मशीनों को स्वचालित करने के लिए जिनमें केवल दो से तीन अक्षों वाले विद्युत एक्चुएटर की आवश्यकता होती है, पल्स आउटपुट सबसे सरल तरीका हो सकता है।

पीएलसी से पल्स आउटपुट का उपयोग सरल गति प्राप्त करने का एक किफ़ायती 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 किसी साधारण मशीन को इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स 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 लगाना और प्रोग्राम करना बहुत आसान हो सकता है। यह ईथरनेट/आईपी जैसे नेटवर्क मोशन का उपयोग करने की तुलना में कम खर्चीला भी हो सकता है।

तो आइए, नियंत्रक और मोटर के बीच ड्राइवर या एम्पलीफायर के साथ 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 जाएगा।

पल्स ट्रेन की मूल बातें

स्टेपर मोटर और सर्वो मोटर के पल्स-नियंत्रित संस्करण दोनों दिशाओं में घूम सकते हैं। इसका मतलब है कि नियंत्रक को ड्राइव को कम से कम दो नियंत्रण संकेत प्रदान करने होंगे। ये संकेत प्रदान करने के दो तरीके हैं, और अलग-अलग निर्माता इन्हें अलग-अलग नाम देते हैं। आपके द्वारा उपयोग की जा रही दो नियंत्रण संकेत योजनाओं को संदर्भित करने के दो सामान्य तरीके हैं: "1P मोड", जिसे "स्टेप/डायरेक्शन मोड" भी कहा जाता है, और "2P मोड", जिसे "CW/CCW मोड" या दक्षिणावर्त/वामावर्त मोड कहा जाता है। दोनों मोड के लिए नियंत्रक से ड्राइव तक दो नियंत्रण संकेतों की आवश्यकता होती है।

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

2P मोड में, दोनों सिग्नल एक पल्स ट्रेन होते हैं। एक समय में केवल एक इनपुट की आवृत्ति होगी, इसलिए यदि CW पल्स ट्रेन मौजूद है, तो मोटर CW दिशा में घूमती है। यदि CCW पल्स ट्रेन मौजूद है, तो मोटर CCW दिशा में घूमती है। कौन सा इनपुट पल्स ट्रेन प्राप्त करता है यह वांछित दिशा पर निर्भर करता है।

नियंत्रक से निकलने वाले पल्स मोटर को गति प्रदान करते हैं। ड्राइव के पल्स इनपुट पर प्रत्येक पल्स के लिए मोटर एक अतिरिक्त इकाई घुमाती है। उदाहरण के लिए, यदि एक दो-चरणीय स्टेपिंग मोटर में प्रति चक्कर 200 पल्स (ppr) हैं, तो एक पल्स मोटर को 1/200 चक्कर या 1.8 डिग्री घुमाएगा, और 200 पल्स मोटर को एक चक्कर घुमाएँगे।

बेशक, अलग-अलग मोटरों के अलग-अलग रेज़ोल्यूशन होते हैं। स्टेपर मोटरों को माइक्रो-स्टेप किया जा सकता है, जिससे उन्हें प्रति चक्कर कई हज़ार पल्स मिलते हैं। इसके अलावा, सर्वो मोटरों का न्यूनतम रेज़ोल्यूशन आमतौर पर प्रति चक्कर कई हज़ार पल्स होता है। मोटर का रेज़ोल्यूशन चाहे जो भी हो, कंट्रोलर या इंडेक्सर से आने वाला पल्स उसे केवल एक अतिरिक्त इकाई घुमाता है।

मोटर की घूर्णन गति स्पंदों की आवृत्ति या गति पर निर्भर करती है। स्पंद जितने तेज़ होंगे, मोटर उतनी ही तेज़ी से घूमेगी। ऊपर दिए गए उदाहरण में, 200 ppr वाली मोटर के लिए, 200 स्पंद प्रति सेकंड (pps) की आवृत्ति मोटर को एक चक्कर प्रति सेकंड (rps) या 60 चक्कर प्रति मिनट (rpm) की गति से घुमाएगी। मोटर को एक चक्कर (ppr) घुमाने के लिए जितने अधिक स्पंदों की आवश्यकता होगी, उतनी ही तेज़ी से स्पंदों को समान गति प्राप्त करने के लिए भेजा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, 1,000 ppr वाली मोटर को समान rpm पर जाने के लिए 200 ppr वाली मोटर की तुलना में स्पंद आवृत्ति कई गुना अधिक होनी चाहिए। गणित बहुत सरल है:

आरपीएस = पीपीएस/पीपीआर (प्रति सेकंड घूर्णन = प्रति सेकंड स्पंद/प्रति घूर्णन स्पंद)

आरपीएम = आरपीएस(60)

नाड़ियों को नियंत्रित करना

अधिकांश नियंत्रकों में यह निर्धारित करने की एक विधि होती है कि मोटर को CW या CCW घुमाना चाहिए और क्या यह संकेतों को उचित रूप से नियंत्रित करेगा। दूसरे शब्दों में, प्रोग्रामर को आमतौर पर यह तय करने की आवश्यकता नहीं होती कि कौन से आउटपुट चालू करने हैं। उदाहरण के लिए, कई PLC में पल्स सिग्नल का उपयोग करके गति को नियंत्रित करने के लिए फ़ंक्शन होते हैं, और यह फ़ंक्शन घूर्णन की सही दिशा प्राप्त करने के लिए आउटपुट को स्वचालित रूप से नियंत्रित करता है, चाहे 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 स्पंदों की हैं। एक धनात्मक दिशा में है, दूसरी ऋणात्मक दिशा में। जब आदेशित स्पंदों की संख्या 1,000 होती है, तो नियंत्रक मोटर को धनात्मक दिशा (आमतौर पर CW) में घुमाने के लिए उपयुक्त आउटपुट चालू करता है, चाहे 1P हो या 2P। दूसरी ओर, यदि कोई प्रोग्राम -1,000 स्पंदों का आदेश देता है, तो नियंत्रक ऋणात्मक दिशा (आमतौर पर CCW) में घुमाने के लिए उपयुक्त आउटपुट चालू करता है। इसलिए, प्रोग्रामर के लिए प्रोग्राम में कोड का उपयोग करके मोटर के घूमने की दिशा को नियंत्रित करना आवश्यक नहीं है ताकि यह चुना जा सके कि कौन से आउटपुट का उपयोग किया जाए। नियंत्रक यह स्वचालित रूप से करता है।

नियंत्रकों और ड्राइवरों में आमतौर पर उपयोगकर्ताओं के लिए डिप स्विच या सॉफ़्टवेयर चयन सेटिंग द्वारा पल्स प्रकार चुनने का एक तरीका होता है। यह सुनिश्चित करना ज़रूरी है कि नियंत्रक और ड्राइवर एक ही सेटिंग में हों। अगर ऐसा नहीं है, तो संचालन अनियमित हो सकता है या बिल्कुल भी काम नहीं करेगा।

पूर्ण और वृद्धिशील चालें

गति नियंत्रण प्रोग्रामिंग में दो सबसे आम गति आदेश वृद्धिशील और निरपेक्ष चाल आदेश हैं। निरपेक्ष और वृद्धिशील चालों की अवधारणा कई उपयोगकर्ताओं को भ्रमित करती है, चाहे मोटर नियंत्रण विधि कोई भी हो। लेकिन यह जानकारी सभी पर लागू होती है, चाहे मोटर को पल्स, एनालॉग सिग्नल, या ईथरनेट/आईपी या ईथरकैट जैसे नेटवर्क से नियंत्रित किया जा रहा हो।

पहला, अगर किसी मोटर पर एनकोडर लगा है, तो उसके मूवमेंट के प्रकार का एनकोडर के प्रकार से कोई लेना-देना नहीं है। दूसरा, एब्सोल्यूट और इन्क्रीमेंटल मूवमेंट तब भी किए जा सकते हैं जब एब्सोल्यूट या इन्क्रीमेंटल एनकोडर हो या एनकोडर ही न हो।

जब किसी रैखिक अक्ष को गति देने के लिए मोटर का उपयोग किया जाता है, जैसे कि बॉल स्क्रू एक्ट्यूएटर, तो एक्ट्यूएटर के एक सिरे से दूसरे सिरे के बीच (स्पष्ट रूप से) एक निश्चित दूरी होती है। दूसरे शब्दों में, यदि कैरिज एक्ट्यूएटर के एक सिरे पर है, तो मोटर को केवल तब तक घुमाया जा सकता है जब तक कैरिज विपरीत सिरे तक न पहुँच जाए। यह स्ट्रोक लंबाई है। उदाहरण के लिए, 200 मिमी यात्रा वाले एक्ट्यूएटर पर, एक्ट्यूएटर का एक सिरा सामान्यतः "शून्य" या होम स्थिति में होता है।

एक निरपेक्ष चाल, कैरिज 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 एक्ट्यूएटर 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 है, तो 100 मिमी की पूर्ण चाल से नियंत्रक नकारात्मक दिशा में पल्स भेजेगा, जिससे एक्चुएटर 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 होती है। सिग्नल अक्सर गलती से उलटे तार से जुड़ जाते हैं। 2P मोड में, इसका मतलब है कि CCW आउटपुट CW इनपुट से जुड़ा है और इसके विपरीत। 1P मोड में, इसका मतलब है कि पल्स सिग्नल आउटपुट दिशा इनपुट से जुड़ा है, और दिशा सिग्नल आउटपुट पल्स इनपुट से जुड़ा है।

2P मोड में, इस वायरिंग त्रुटि के कारण मोटर CCW पर जाने का आदेश देने पर CW और CW पर जाने का आदेश देने पर CCW पर घूमती है। 1P मोड में, समस्या का निदान करना अधिक कठिन होता है। यदि सिग्नल बदल दिए जाते हैं, तो नियंत्रक दिशा इनपुट पर एक पल्स ट्रेन भेजता है, जो कुछ नहीं करती। यह स्टेप इनपुट पर एक दिशा परिवर्तन (दिशा के आधार पर सिग्नल को चालू या बंद करना) भी भेजेगा, जिससे मोटर एक पल्स घुमा सकती है। गति का एक पल्स आमतौर पर देखना काफी मुश्किल होता है।

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

पल्स और दिशा अक्षों की समस्या निवारण में कम से कम समय लगाने का एक तरीका यहाँ दिया गया है। इससे इंजीनियर एक समय में एक ही चीज़ पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं। इससे आपको यह पता लगाने में कई दिन बर्बाद नहीं करने पड़ेंगे कि वायरिंग में कौन सी गलती गति को रोक रही है, और फिर पता चलेगा कि PLC में पल्स आउटपुट फ़ंक्शन गलत तरीके से कॉन्फ़िगर किया गया है और आप पल्स आउटपुट कर ही नहीं रहे थे।

1. उपयोग किए जाने वाले पल्स मोड का निर्धारण 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 धीमी गति से एक दिशा या दूसरी दिशा में घूमने का आदेश दिया जा सके।

5. CW मूवमेंट का आदेश दें और नियंत्रक में किसी भी स्थिति पर नजर रखें, जिससे यह पता चले कि पल्स आउटपुट हो रहे हैं।

– ये कंट्रोलर के आउटपुट पर लगे एलईडी या पीएलसी में लगे बिजी फ्लैग जैसे स्टेटस फ्लैग हो सकते हैं। कंट्रोलर में पल्स आउटपुट काउंटर की भी निगरानी की जा सकती है ताकि यह देखा जा सके कि उसका मान बदल रहा है या नहीं।

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

6. CCW दिशा में परीक्षण दोहराएं।

7. यदि दोनों दिशाओं में पल्स आउटपुट सफल हो जाए, तो आगे बढ़ें। यदि नहीं, तो पहले प्रोग्रामिंग समझनी होगी।

8. नियंत्रक को ड्राइवर से जोड़ें।

9. मोटर को एक दिशा में घुमाएँ। अगर यह काम करे, तो चरण 10 पर जाएँ। अगर यह काम न करे, तो वायरिंग की जाँच करें।

10. मोटर को विपरीत दिशा में घुमाएँ। अगर यह काम करता है, तो आप सफल हो गए हैं। अगर यह काम नहीं करता, तो वायरिंग की जाँच करें।

इस पहले चरण में कई घंटे बर्बाद हो गए हैं क्योंकि पल्स आवृत्ति इतनी कम है कि मोटर बेहद धीमी गति से घूमती है, जैसे 1/100 आरपीएम। अगर मोटर शाफ्ट को देखकर ही पता चल सके कि मोटर चल रही है या नहीं, तो ऐसा नहीं लगेगा कि यह धीमी गति से चल रही है, जिससे यह मान लिया जाएगा कि यह पल्स नहीं दे रही है। परीक्षण के लिए गति निर्धारित करने से पहले मोटर के रिज़ॉल्यूशन और अनुप्रयोग मापदंडों के आधार पर सुरक्षित गति की गणना करना सबसे अच्छा है। कुछ लोगों का मानना है कि वे केवल अनुमान लगाकर एक उपयोगी गति निर्धारित कर सकते हैं। लेकिन अगर मोटर को एक चक्कर घूमने के लिए 10,000 पल्स की आवश्यकता होती है, और पल्स आवृत्ति 1,000 पीपीएस पर सेट की जाती है, तो मोटर को एक चक्कर लगाने में 10 सेकंड लगेंगे। इसके विपरीत, अगर मोटर को एक चक्कर लगाने के लिए 1,000 पल्स की आवश्यकता होती है, और पल्स आवृत्ति 1,000 पर सेट की जाती है, तो मोटर एक चक्कर प्रति सेकंड या 60 आरपीएम पर घूमेगी। अगर मोटर सीमित गति दूरी वाले बॉल स्क्रू एक्ट्यूएटर जैसे भार से जुड़ी है, तो यह परीक्षण के लिए बहुत तेज़ हो सकता है। उन संकेतकों पर नजर रखना महत्वपूर्ण है जो बताते हैं कि पल्स आउटपुट हो रहे हैं (एल.ई.डी., या पल्स काउंटर)।

व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए गणना

उपयोगकर्ताओं को अक्सर HMI मशीन की दूरी और गति को मिलीमीटर जैसी इंजीनियरिंग इकाइयों के बजाय पल्स इकाइयों में दिखाते हैं। अक्सर प्रोग्रामर मशीन को चलाने में जल्दबाजी करता है और मशीन की इकाइयों को निर्धारित करने और उन्हें इंजीनियरिंग इकाइयों में बदलने में समय नहीं लगाता। इसमें मदद के लिए यहां कुछ सुझाव दिए गए हैं।

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

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

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

इंजीनियरिंग इकाइयों को स्पंदों में बदलने के लिए, पहले वह स्थिरांक ज्ञात कीजिए जो किसी निश्चित गति के लिए आवश्यक स्पंदों की संख्या निर्धारित करता है। मान लीजिए कि ऊपर दिए गए उदाहरण में मोटर को एक चक्कर घूमने के लिए 500 स्पंदों की आवश्यकता होती है और एक चक्कर 10 मिमी का होता है। स्थिरांक की गणना 500 (ppr) को 10 (mm p/r) से भाग देकर की जा सकती है। अतः स्थिरांक 500 स्पंद/10 मिमी या 50 स्पंद/मिमी है।

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

पल्स काउंटर रीडिंग को इंजीनियरिंग इकाइयों में बदलने के लिए, पल्स काउंटर मान को कमांड पल्स स्थिरांक से भाग दें। इस प्रकार, यदि पल्स काउंटर 6,000 पढ़ता है, तो इसे ऊपर दिए गए उदाहरण से गणना किए गए कमांड पल्स स्थिरांक से भाग देने पर, एक्ट्यूएटर की स्थिति 6,000 पल्स/50 पीपीएम = 120 मिमी होगी।

मिमी में गति का आदेश देने और नियंत्रक द्वारा हर्ट्ज़ (प्रति सेकंड स्पंद) में उचित आवृत्ति की गणना करने के लिए, पहले गति स्थिरांक निर्धारित करना आवश्यक है। यह आदेशित स्पंद स्थिरांक ज्ञात करके किया जाता है (जैसा कि ऊपर दिखाया गया है), लेकिन इकाइयाँ बदल दी जाती हैं। दूसरे शब्दों में, यदि मोटर 500 पीपीआर उत्पन्न करती है और एक्चुएटर प्रति चक्कर 10 मिमी गति करता है, तो यदि 500 स्पंद प्रति सेकंड का आदेश दिया जाता है, तो एक्चुएटर 10 मिमी प्रति सेकंड गति करेगा। 500 स्पंद प्रति सेकंड को 10 मिमी प्रति सेकंड से भाग देने पर 50 स्पंद प्रति सेकंड प्रति मिमी प्राप्त होता है। इसलिए, लक्ष्य गति को 50 से गुणा करने पर उचित स्पंद आवृत्ति प्राप्त होती है।

सूत्र वही हैं, लेकिन इकाइयाँ बदल जाती हैं:

गति स्थिरांक (pps में) = प्रति चक्कर स्पंदन/प्रति चक्कर 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 शुरू में थोड़ा मुश्किल लग सकता है, हालाँकि, शुरुआत में कंट्रोलर और ड्राइव पर सिग्नल के प्रकार और सेटिंग्स पर ध्यान देने से इसे काम करने में लगने वाला समय कम हो सकता है। इसके अलावा, अगर कोई तुरंत कुछ बुनियादी गणनाएँ करने के लिए समय निकालता है, तो गति और दूरी को प्रोग्राम करना आसान हो जाएगा और मशीन ऑपरेटरों को उनके HMI पर अधिक सहज जानकारी प्रदर्शित होगी।