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

PLC से पल्स आउटपुट का उपयोग करना सरल गति प्राप्त करने का एक लागत प्रभावी तरीका है। अधिकांश, यदि सभी नहीं, PLC निर्माता पल्स ट्रेन सिग्नल का उपयोग करके सर्वो और स्टेपर्स को नियंत्रित करने का एक तरीका प्रदान करते हैं। इसलिए जब एक 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 सेट अप करना, वायर करना 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 गए पल्स संकेतों पर जोर दिया जाएगा।

पल्स ट्रेन 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 की आवश्यकता 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 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 क्लॉकवाइज/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 संकेत एक पल्स ट्रेन या "स्टेप" सिग्नल होता है। दूसरा सिग्नल एक 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 दिशा संकेत 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 होती है, चाहे कोई भी दिशा वांछित हो।

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

नियंत्रक से निकलने वाले पल्स मोटर को घुमाते हैं। मोटर ड्राइव के पल्स इनपुट पर प्रत्येक पल्स के लिए एक वृद्धिशील इकाई घुमाता है। उदाहरण के लिए, यदि दो-चरणीय स्टेपिंग मोटर में प्रति चक्कर 200 पल्स (पीपीआर) हैं, तो एक पल्स मोटर को 1/200 चक्कर या 1.8 डिग्री घुमाता है, और 200 पल्स मोटर को एक चक्कर घुमाएंगे।

बेशक, अलग-अलग मोटरों के अलग-अलग रिज़ॉल्यूशन होते हैं। स्टेपर मोटर को माइक्रो-स्टेप किया जा सकता है, जिससे उन्हें प्रति चक्कर कई हज़ार पल्स मिलते हैं। इसके अतिरिक्त, सर्वो मोटर में आम तौर पर प्रति चक्कर कई हज़ार पल्स होते हैं जो उनका न्यूनतम रिज़ॉल्यूशन होता है। मोटर का रिज़ॉल्यूशन चाहे जो भी हो, नियंत्रक या इंडेक्सर से एक पल्स इसे केवल एक वृद्धिशील इकाई घुमाता है।

मोटर जिस गति से घूमती है, वह पल्स की आवृत्ति या गति पर निर्भर करती है। पल्स जितनी तेज़ होगी, मोटर उतनी ही तेज़ी से घूमेगी। ऊपर दिए गए उदाहरण में, 200 ppr वाली मोटर के साथ, 200 पल्स प्रति सेकंड (pps) की आवृत्ति मोटर को एक चक्कर प्रति सेकंड (rps) या 60 चक्कर प्रति मिनट (rpm) पर घुमाएगी। मोटर को एक चक्कर (ppr) घुमाने के लिए जितने ज़्यादा पल्स की ज़रूरत होगी, उतनी ही तेज़ी से पल्स 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 पल्स आवृत्ति के समय को अधिक रखना होगा। गणित बहुत सरल है:

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

आरपीएम = आरपीएस(60)

नाड़ियों पर नियंत्रण

अधिकांश नियंत्रकों में यह निर्धारित करने की विधि होती है कि मोटर को CW या CCW घुमाना चाहिए या नहीं और क्या यह संकेतों को उचित रूप से नियंत्रित करेगा। दूसरे शब्दों में, प्रोग्रामर के लिए यह पता लगाना आम तौर पर आवश्यक नहीं है 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 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 सरल उदाहरण के रूप में दो चालों पर विचार करें। दोनों चालें 1,000 पल्स हैं। एक सकारात्मक दिशा में है, दूसरी नकारात्मक दिशा में। नियंत्रक उचित आउटपुट चालू करता है, चाहे 1P या 2P का उपयोग किया जाए, मोटर को सकारात्मक दिशा (आमतौर पर CW) में घुमाने के लिए जब पल्स की संख्या 1,000 होती है। दूसरी ओर, यदि कोई प्रोग्राम -1,000 पल्स का आदेश देता है, तो नियंत्रक नकारात्मक दिशा (आमतौर पर CCW) में घूमने के लिए उपयुक्त आउटपुट चालू करता है। इसलिए, प्रोग्रामर के लिए प्रोग्राम में कोड का उपयोग करके मोटर रोटेशन की दिशा को नियंत्रित करना आवश्यक नहीं है ताकि यह चुना जा सके कि कौन से आउटपुट का उपयोग करना है। नियंत्रक स्वचालित रूप से ऐसा करता है।

नियंत्रकों और ड्राइवरों में आम तौर पर उपयोगकर्ताओं के लिए पल्स प्रकार का चयन करने का एक तरीका होता है, या तो डिप स्विच या सॉफ़्टवेयर चयन सेटिंग द्वारा। यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि नियंत्रक और ड्राइवर एक ही तरह से सेट किए गए हैं। यदि नहीं, तो संचालन अनियमित हो सकता है या बिल्कुल भी काम नहीं करेगा।

निरपेक्ष और वृद्धिशील चालें

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

सबसे पहले, अगर मोटर पर एनकोडर लगा है, तो उसके मूव के प्रकार का एनकोडर के प्रकार से कोई लेना-देना नहीं है। दूसरा, निरपेक्ष और वृद्धिशील मूव किए जा सकते हैं, चाहे निरपेक्ष या वृद्धिशील एनकोडर हो या एनकोडर ही न हो।

जब रैखिक अक्ष को चलाने के लिए मोटर का उपयोग किया जाता है, जैसे कि बॉल स्क्रू एक्ट्यूएटर, तो एक्ट्यूएटर के एक छोर से दूसरे छोर के बीच (स्पष्ट रूप से) एक सीमित दूरी होती है। दूसरे शब्दों में, यदि कैरिज एक्ट्यूएटर के एक छोर पर है, तो मोटर को केवल तब तक घुमाया जा सकता है जब तक कैरिज विपरीत छोर पर न पहुँच जाए। यह स्ट्रोक की लंबाई है। उदाहरण के लिए, 200-मिमी की यात्रा वाले एक्ट्यूएटर पर, एक्ट्यूएटर का एक छोर सामान्य रूप से "शून्य" या होम पोजीशन होता है।

एक निरपेक्ष 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 एक्ट्यूएटर को 100-मिमी के निशान तक आगे ले जाने और रोकने के लिए पर्याप्त पल्स भेजता है।

लेकिन यदि एक्चुएटर की वर्तमान स्थिति 150 मिमी थी, 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 कंट्रोल का उपयोग करने में सबसे आम समस्या वायरिंग में है। सिग्नल अक्सर गलती से रिवर्स में वायर हो जाते हैं। 2P मोड में, इसका मतलब है कि CCW आउटपुट CW इनपुट से जुड़ा हुआ 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 हुआ है।

2P मोड में, यह वायरिंग गलती मोटर को CW घुमाती है जब CCW जाने का आदेश दिया जाता है और CW जाने का आदेश दिए जाने पर CCW घुमाती है। 1P मोड में, समस्या का निदान करना अधिक कठिन है। यदि सिग्नल स्वैप किए जाते हैं, तो नियंत्रक दिशा इनपुट पर एक पल्स ट्रेन भेजता है, जो कुछ भी नहीं करता है। यह स्टेप इनपुट पर एक दिशा परिवर्तन (दिशा के आधार पर सिग्नल को चालू या बंद करना) भी भेजेगा जो मोटर को एक पल्स घुमाने का कारण बन सकता है। आंदोलन की एक पल्स को देखना आमतौर पर 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 जितना संभव हो उतना कम समय खर्च करने की एक विधि यहाँ दी गई है। यह इंजीनियरों को एक समय में एक ही चीज़ पर ध्यान केंद्रित करने में मदद करता है। यह आपको यह पता लगाने में दिन बिताने से बचाएगा कि वायरिंग की कौन सी गलती गति को रोक रही है, केवल यह पता लगाने के लिए कि पल्स आउटपुट फ़ंक्शन PLC में गलत तरीके से कॉन्फ़िगर किया गया है और आप कभी भी पल्स आउटपुट नहीं कर 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।

- यह नियंत्रक से आउटपुट पर एलईडी या पीएलसी में व्यस्त ध्वज जैसे स्थिति ध्वज हो सकते हैं। नियंत्रक में पल्स आउटपुट काउंटर पर भी नज़र रखी जा सकती है ताकि यह देखा जा सके कि इसका मान बदल रहा है।

–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, तो आगे बढ़ें। यदि नहीं, तो पहले प्रोग्रामिंग का पता लगाना होगा।

8. नियंत्रक को ड्राइवर से जोड़ें।

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

इस पहले चरण में कई घंटे बर्बाद हो गए हैं क्योंकि पल्स आवृत्ति इतनी कम है कि मोटर बहुत धीरे-धीरे घूमती है, जैसे 1/100 आरपीएस। यदि आप यह जानने का एकमात्र तरीका है कि मोटर शाफ्ट को देखकर काम कर रही है, तो ऐसा नहीं लग सकता है कि यह कम गति से चल रही है, जिससे कोई यह मान सकता है कि यह पल्स नहीं दे रही 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 लोगों का मानना ​​है कि वे केवल अनुमान लगाकर एक उपयोगी गति निर्धारित कर सकते हैं। लेकिन अगर मोटर को एक चक्कर घुमाने 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। यदि मोटर सीमित गति दूरी के साथ बॉल स्क्रू एक्ट्यूएटर जैसे लोड 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

उपयोगकर्ता अक्सर एचएमआई के साथ मशीन की दूरी और गति को मिलीमीटर जैसी इंजीनियरिंग इकाइयों के बजाय पल्स की इकाइयों में दिखाते हैं। अक्सर प्रोग्रामर मशीन को काम करने के लिए जल्दी में होता है और मशीन इकाइयों को निर्धारित करने और उन्हें इंजीनियरिंग इकाइयों में बदलने के लिए समय नहीं निकालता है। इसमें मदद करने के लिए यहां कुछ सुझाव दिए गए हैं।

यदि आप मोटर के चरण संकल्प (प्रति चक्कर पल्स) और प्रति मोटर चक्कर में की गई गति (मिमी) जानते हैं, तो कमांड पल्स स्थिरांक की गणना संकल्प/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 एक विशिष्ट दूरी तय करने के लिए कितने स्पंदों की आवश्यकता है:

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

इंजीनियरिंग इकाइयों को पल्स में बदलने के लिए, सबसे पहले वह स्थिरांक निर्धारित करें जो किसी दिए गए मूव के लिए आवश्यक पल्स की संख्या निर्धारित करता है। मान लें कि ऊपर दिए गए उदाहरण में मोटर को एक चक्कर घुमाने 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 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, बस पल्स काउंटर मान को कमांड पल्स स्थिरांक से विभाजित करें। इस प्रकार, यदि पल्स काउंटर 6,000 पढ़ता है, तो इसे ऊपर दिए गए उदाहरण से गणना की गई कमांड पल्स स्थिरांक से विभाजित करें, एक्ट्यूएटर स्थिति 6,000 पल्स/50 पीपीएम = 120 मिमी होगी।

मिमी में गति को नियंत्रित करने और नियंत्रक को हर्ट्ज (प्रति सेकंड पल्स) में उचित आवृत्ति की गणना करने के लिए, पहले गति स्थिरांक निर्धारित किया जाना चाहिए। यह कमांड पल्स स्थिरांक (जैसा कि ऊपर दिखाया गया है) का पता लगाकर किया जाता है, लेकिन इकाइयाँ बदल दी जाती हैं। दूसरे शब्दों में, यदि मोटर 500 पीपीआर निकालती है और एक्ट्यूएटर प्रति चक्कर 10 मिमी चलता है, तो यदि प्रति सेकंड 500 पल्स का आदेश दिया जाता है, तो एक्ट्यूएटर प्रति सेकंड 10 मिमी चलेगा। 500 पल्स प्रति सेकंड को 10 मिमी प्रति सेकंड से विभाजित करने पर प्रति मिमी 50 पल्स प्रति सेकंड प्राप्त होते हैं। इसलिए, लक्ष्य गति को 50 से गुणा करने पर उचित पल्स आवृत्ति प्राप्त होती है।

सूत्र वही हैं, लेकिन इकाइयाँ बदल जाती हैं:

गति स्थिरांक (पीपीएस 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 पहली बार में कठिन लग सकता है, हालाँकि, शुरुआत में कंट्रोलर और ड्राइव पर सिग्नल के प्रकार और सेटिंग्स पर बारीकी से ध्यान देने से इसे काम करने में लगने वाला समय कम हो सकता है। इसके अलावा, अगर कोई तुरंत कुछ बुनियादी गणना 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।