電気アクチュエーターの2〜3軸のみを必要とする機械を自動化するには、パルス出力が最も簡単な方法かもしれません。

PLCからのパルス出力を使用することは、単純な動きを得るための費用対効果の高い方法です。すべてではないにしても、ほとんどのPLCメーカーは、パルストレイン信号を使用してサーボとステッパーを制御する方法を提供します。したがって、電気アクチュエーター上の2つまたは3つの軸のみで単純なマシンを自動化する必要がある場合、パルス出力は、アナログ信号を使用するよりもセットアップ、ワイヤー、プログラムをはるかに簡単にすることができます。また、イーサネット /IPなどのネットワーク化されたモーションを使用するよりもコストが低い場合があります。

それでは、コントローラーまたはインデクサーから使用されたパルス信号に重点を置いて、コントローラーとモーターの間にドライバーまたはアンプを使用してステッパーモーターまたはサーボを制御することを見てみましょう。

パルストレインの基本

サーボモーターのステッピングモーターとパルス制御バージョンは、両方向に回転できます。これは、コントローラーが少なくとも2つのコントロール信号をドライブに提供する必要があることを意味します。これらの信号を提供するには2つの方法があり、さまざまなメーカーが異なるものを呼び出します。使用している2つのコントロール信号スキームを参照する2つの一般的な方法があります。「1Pモード」、「ステップ/方向モード」として、「2Pモード」、「CW/CCWモード」または時計回り/カウンタークロックワイズモード。両方のモードには、コントローラーからドライブへの2つの制御信号が必要です。

1Pモードでは、1つの制御信号はパルストレインまたは「ステップ」信号です。他の信号は方向の入力です。方向の入力がオンになり、ステップ入力にパルス信号が存在する場合、モーターは時計回りに回転します。逆に、方向信号がオフになり、ステップ入力にパルス信号が存在する場合、モーターは他の方向、または反時計回りに回転します。パルストレインは、どんな方向が必要であっても、常に同じ入力にあります。

2Pモードでは、両方の信号がパルス列になります。一度に1つの入力のみが周波数を持つため、CWパルストレインが存在する場合、モーターはCWを回転させます。 CCWパルストレインが存在する場合、モーターはCCWを回転させます。どの入力が受信されるかは、目的の方向に依存します。

コントローラーからのパルス出力により、モーターが移動します。モーターは、ドライブのパルス入力のすべてのパルスに対して1つの増分ユニットを回転させます。たとえば、2相ステッピングモーターが回転あたり200パルス（PPR）の場合、1つのパルスにより、モーターが革命または1.8度の1/200を回転させ、200パルスがモーターを1回回転させます。

もちろん、さまざまなモーターには異なる解像度があります。ステッピングモーターはマイクロステップを施すことができ、革命ごとに何千ものパルスを与えることができます。さらに、サーボモーターは一般に、最小解像度として革命ごとに数千のパルスを持っています。運動分解能に関係なく、コントローラーまたはインデクサーからのパルスにより、1つの増分ユニットのみを回転させます。

モーターが回転する速度は、パルスの周波数または速度に依存します。パルスが速いほど、モーターが速く回転します。上記の例では、200 pprを持つモーターを使用して、秒あたり200パルス（PPS）の周波数が1秒あたり1回の回転（rps）または1分あたり60回転（rpm）でモーターを回転させます。モーター1革命（PPR）を回すために必要なパルスが多いほど、同じ速度を得るためにパルスを速く送信する必要があります。たとえば、1,000 PPRのモーターでは、同じRPMに移動するには、200 pprのモーターのパルス周波数時間と同じくらい高いものが必要です。数学は非常に簡単です：

RPS = PPS/PPR（秒あたりの回転=秒あたりのパルス/回転あたりのパルス）

rpm = rps（60）

パルスの制御

ほとんどのコントローラーには、モーターがCWまたはCCWを回転させ、信号を適切に制御するかどうかを判断する方法があります。言い換えれば、プログラマーがオンにする出力を把握することは通常、必要ではありません。たとえば、多くのPLCには、パルス信号を使用して動きを制御する機能があり、その関数は自動的に出力を制御して、コントローラーが1pモードまたは2pモードで構成されているかどうかに関係なく、正しい回転方向を取得します。

2つの動きを簡単な例として考えてください。両方の動きは1,000パルスです。 1つは正の方向に、もう1つは否定的な方向にあります。コントローラーは、1Pまたは2Pを使用していても、適切な出力をオンにして、指揮されたパルスの数が1,000であるときにモーターを正の方向（通常はCW）で回転させます。一方、プログラムが-1,000パルスをコマンドする場合、コントローラーは適切な出力をオンにして負の方向に移動します（通常はCCW）。したがって、プログラム内のコードを使用して使用する出力を選択することにより、プログラマーがモーター回転の方向を制御する必要はありません。コントローラーはそれを自動的に行います。

コントローラーとドライバーには、一般に、ユーザーがディップスイッチまたはソフトウェアの選択設定のいずれかでパルスタイプを選択する方法があります。コントローラーとドライバーが同じように設定されていることを確認することが重要です。そうでない場合、操作が不安定であるか、まったく機能しない可能性があります。

絶対的および増分移動

モーションコントロールプログラミングの2つの最も一般的な動きコマンドは、インクリメンタルおよび絶対的な移動コマンドです。絶対的および漸進的な動きの概念は、使用されるモーター制御方法に関係なく、多くのユーザーを混乱させます。ただし、この情報は、モーターがパルス、アナログ信号、またはイーサネット/IPまたはエーテルキャットなどのネットワークで制御されているかどうかを適用します。

まず、モーターにエンコーダーがある場合、そのタイプの動きはエンコーダータイプとは何の関係もありません。第二に、絶対的または増分エンコーダーがあるか、エンコーダーがないかにかかわらず、絶対的および増分動きを実行できます。

モーターを使用して、ボールスクリューアクチュエータなどの線形軸を移動する場合、（明らかに）アクチュエーターの一方の端の間に有限距離があります。言い換えれば、キャリッジがアクチュエータの一端にある場合、モーターは回転して、キャリッジが反対側に到達するまで移動することしかできません。これがストロークの長さです。たとえば、200 mmの移動を持つアクチュエーターでは、アクチュエーターの一方の端が通常「ゼロ」またはホームポジションです。

絶対的な動きは、現在の位置に関係なく、キャリッジを指揮された位置に輸送します。たとえば、電流の位置がゼロで、指揮型の動きが100 mmになる場合、コントローラーはアクチュエータを100 mmマークに移動して停止するのに十分なパルスを送信します。

しかし、アクチュエータの現在の位置が150 mmの場合、100 mmの絶対的な移動により、コントローラーがパルスを負の方向に送り、アクチュエータを50 mm後方に移動し、100 mmの位置で停止します。

実用的な用途

パルス制御の使用に関する最も一般的な問題は、配線にあります。しばしば信号は偶然に逆に配線されます。 2Pモードでは、これはCCW出力がCW入力に接続されており、その逆です。 1Pモードでは、パルス信号出力が方向入力に配線され、方向信号出力がパルス入力に接続されていることを意味します。

2Pモードでは、この配線の誤りにより、CCWとCCWに移動するように命じられたときにモータースピンCWがCWに移動すると、CWに命令されます。 1Pモードでは、問題を診断するのがより困難です。信号が交換されている場合、コントローラーはパルストレインを方向入力に送信しますが、それは何もしません。また、モーターがパルスを回転させる可能性のあるステップ入力に方向変更（方向に応じて信号のオンまたはオフ）を送信します。 1つの動きのパルスは通常、見るのがかなり難しいです。

2Pモードを使用すると、トラブルシューティングが簡単になり、通常、このタイプのモーションコントロールで多くの経験がない人にとっては理解しやすくなります。

これは、パルスと方向の軸のトラブルシューティングに可能な限り少ない時間を確保する方法です。エンジニアは一度に1つのことに集中できます。これにより、どの配線間違いが動きを防ぐかを把握しようとして、PLCでパルス出力関数が誤って構成されており、パルスを出力していないことがわかるだけで、何日も費やすことができなくなります。

1.使用するパルスモードを決定し、すべての軸に同じモードを使用します。

2.適切なモードにコントローラーを設定します。

3.適切なモードのドライブを設定します。

4.コントローラーで最も単純なプログラム（通常はジョギング機能）を作成して、モーターを一方向に回転させるように命令できるようにします。

5. CWの動きをコマンドし、パルスが出力であることを示すために、コントローラー内のステータスを監視します。

- これは、PLCのビジーフラグのようなコントローラーからの出力のLEDまたはステータスフラグのLEDである可能性があります。コントローラーのパルス出力カウンターを監視して、値が変化していることがわかります。

- モーターを出力パルスに接続する必要はありません。

6. CCW方向でテストを繰り返します。

7.両方向にパルスを出力することが成功した場合は、先に進みます。そうでない場合、プログラミングを最初に把握する必要があります。

8。コントローラーをドライバーに配線します。

9。一方向のジョギングモーター。動作する場合は、ステップ10に進みます。機能しない場合は、配線を確認してください。

10。モーターを反対方向にジョギングします。それが機能する場合、あなたは成功しました。うまくいかない場合は、配線を確認してください。

パルス周波数が1/100 RPSのように非常にゆっくりとスピンするのに十分低いため、この第1フェーズでは多くの時間が無駄になりました。動作しているかどうかを知ることができる唯一の方法がモーターシャフトを見ることである場合、それは低速で動いているように見えないかもしれないので、パルスを出していないと信じさせます。テストの速度が設定される前に、モーターの解像度とアプリケーションパラメーターに基づいて安全な速度を計算することが最善です。推測するだけで使用可能な速度を設定できると信じている人もいます。しかし、モーターが1つの革命を回転させるために10,000パルスを必要とし、パルス周波数が1,000 ppsに設定されている場合、モーターは10秒かかります。 1つの革命を動かす。逆に、モーターが1つの革命を移動するために1,000パルスを必要とし、パルス周波数が1,000に設定されている場合、モーターは1秒あたり1回の革命または60 rpmを移動します。モーターが制限された運動距離のボールスクリューアクチュエーターのような荷重に取り付けられている場合、テストには速すぎる可能性があります。パルスが出力であることを明らかにするインジケーターを視聴することが重要です（LED、またはパルスカウンター）。

実用的なアプリケーションの計算

多くの場合、ユーザーは、ミリメートルなどのエンジニアリングユニットではなく、パルスの単位でマシンの距離と速度を示すHMIになります。多くの場合、プログラマーは機械を動作させるために急いでおり、マシンユニットを決定してエンジニアリングユニットに変換するのに時間がかかりません。これを支援するためのいくつかのヒントがあります。

モーターのステップ分解能（革命あたりのパルス）とモーター革命ごとの動き（MM）を知っている場合、コマンドパルス定数は、革命あたりの解像度/距離、または革命あたりの革命/距離あたりのパルスとして計算されます。

定数は、特定の距離を移動するために必要なパルスの数を見つけるのに役立ちます。

現在の位置（または距離）=パルスカウント/コマンドパルス定数。

エンジニアリングユニットをパルスに変換するには、最初に特定の移動に必要なパルスの数を決定する定数を決定します。上の例では、モーターには1つの革命を回転させるために500個のパルスが必要であり、1つの革命が10 mmであると仮定します。定数の計算は、500（PPR）を10（mm p/r）で割ることで実行できます。したがって、定数は500パルス/10 mmまたは50パルス/mmです。

この定数を使用して、特定の距離の移動に必要なパルスの数を計算できます。たとえば、15 mm、15 mm×50 ppm = 750パルスを移動します。

パルスカウンターの読み取り値をエンジニアリングユニットに変換するには、パルスカウンター値をコマンドパルス定数で分割するだけです。したがって、パルスカウンターが6,000を読み取ると、上記の例から計算されたコマンドパルス定数で割った場合、アクチュエータの位置は6,000パルス/50 ppm = 120 mmになります。

mmで速度をコマンドし、コントローラーにHzの適切な周波数（1秒あたりのパルス）を計算するには、速度定数を最初に決定する必要があります。これは、コマンドパルス定数（上記のように）を見つけることによって行われますが、ユニットは変更されます。言い換えれば、モーターが500 pprを出力し、アクチュエーターが革命あたり10 mm移動すると、1秒あたり500パルスが指揮されると、アクチュエータは毎秒10 mm移動します。 500秒あたりのパルスを1秒あたり10 mm除算すると、1 mmあたり50秒のパルスが発生します。したがって、ターゲット速度に50を掛けると、適切なパルス周波数が得られます。

式は同じですが、単位は変更されます。

PPSの速度定数=革命あたりのパルス/革命ごとの距離

パルス速度（PPS）=（速度定数）×mmの速度

パルストレイン信号を使用して動きを制御するセットアップを使用すると、最初は気が遠くなるように思えるかもしれませんが、最初はコントローラーの信号の種類と設定に細心の注意を払うことで、それを機能させるのに費やす時間を短縮できます。さらに、すぐに基本的な計算を行うのに時間がかかる場合、速度と距離をプログラミングする方が簡単になり、マシンオペレーターがHMIにより直感的な情報が表示されます。