Для автоматизации машин, которые требуют только двух -трех осей электрических приводов, импульсные выходы могут быть самым простым способом.

Использование импульсных выходов от ПЛК-это экономически эффективный способ получить простое движение. Большинство, если не все, производители ПЛК предоставляют способ управлять сервоприводами и степенями, используя сигнал импульсного поезда. Таким образом, когда простая машина должна быть автоматизирована только на двух или трех осях на электрических приводах, импульсные выходы могут быть намного проще для настройки, провода и программы, чем использование аналоговых сигналов. Это также может стоить меньше, чем использование сетевого движения, такого как Ethernet /IP.

Итак, давайте посмотрим на управление шаговым двигателем или сервоприводом с помощью драйвера или усилителя между контроллером и двигателем с акцентом на импульсные сигналы, используемые от контроллера или индексера.

Основы поезда пульса

Шаповые двигатели и контролируемые импульсом версии сервоприводов могут вращаться в обоих направлениях. Это означает, что контроллер должен предоставить как минимум два контрольных сигнала для привода. Есть два способа предоставить эти сигналы, и разные производители называют их разными вещами. Существует два общих способа обратиться к двум схемам управляющего сигнала, которые вы используете: «режим 1p», он же как «режим шага/направления» и «режим 2p», который называется «режим CW/CCW» или по часовой стрелке/против часовой стрелки. режим. Оба режима требуют двух контрольных сигналов от контроллера до диска.

В режиме 1P одним из контрольных сигналов является импульсный поезда или сигнал «шага». Другой сигнал - это направленный вход. Если вход направленного включен, а на входе шага присутствует импульсный сигнал, двигатель вращается по часовой стрелке. И наоборот, если сигнал направления выключен, а на входе шага присутствует импульсный сигнал, двигатель вращается в другом направлении или против часовой стрелки. Пульсовый поезд всегда находится на одном входе, независимо от того, в каком направлении желается направление.

В режиме 2P оба сигнала являются импульсным поездом. Только один вход за раз будет иметь частоту, поэтому, если присутствует поезда CW Pulse, двигатель вращается CW. Если присутствует поезда CCW Pulse, двигатель вращается CCW. Какой вход получает импульсный поезд зависит от желаемого направления.

Импульсы выход из контроллера заставляют двигатель двигаться. Двигатель поворачивает один инкрементный блок для каждого импульса на входе импульса привода. Например, если двухфазный ступенчатый двигатель имеет 200 импульсов на революцию (PPR), то один импульс заставляет двигатель вращаться на 1/200 революции или 1,8 градуса, а 200 импульсов заставит двигатель вращать одну революцию.

Конечно, разные двигатели имеют разные решения. Шаровые двигатели могут быть микросхриками, давая им много тысяч импульсов за революцию. Кроме того, сервоприводы, как правило, имеют много тысяч импульсов на революцию в качестве минимального разрешения. Независимо от разрешения двигателя, импульс от контроллера или индексера заставляет его вращать только одну инкрементную единицу.

Скорость, с которой вращается двигатель, зависит от частоты импульсов или скорости. Чем быстрее импульсы, тем быстрее двигатель поворачивается. В приведенном выше примере с двигателем, который имеет 200 PPR, частота 200 импульсов в секунду (PPS) вращает двигатель при одном вращении в секунду (RPS) или 60 вращений в минуту (об / мин). Чем больше импульсов необходимо для поворота двигателя одной революцией (PPR), тем быстрее импульсы должны быть отправлены, чтобы получить такую ​​же скорость. Например, двигатель с 1000 PPR должен иметь время импульсной частоты, чем у двигателя с 200 PPR, чтобы перейти на один и тот же обороты. Математика довольно проста:

RPS = PPS/PPR (вращения в секунду = импульсы в секунду/импульсы на вращение)

RPM = RPS (60)

Контроль над импульсами

У большинства контроллеров есть метод для определения того, должен ли двигатель вращать CW или CCW и будет соответствующим образом управлять сигналами. Другими словами, для программиста обычно не требуется выяснить, какие выходы включаются. Например, многие ПЛК имеют функции для управления движением с использованием импульсного сигнала, и эта функция автоматически управляет выходами, чтобы получить правильное направление вращения независимо от того, настроен ли контроллер для режима 1p или 2p.

Рассмотрим два хода как простой пример. Оба движения - 1000 импульсов. Один находится в положительном направлении, другой в негативном направлении. Контроллер включает соответствующие выходы, независимо от того, используются ли 1p или 2p, чтобы заставить двигатель вращаться в положительном направлении (обычно CW), когда количество заказанных импульсов составляет 1000. С другой стороны, если программа командует -1000 импульсов, контроллер включает соответствующие выходы, чтобы перемещаться в негативном направлении (обычно CCW). Следовательно, программисту не обязательно управлять направлением вращения двигателя, используя код в программе, чтобы выбрать, какие выходы использовать. Контроллер делает это автоматически.

Контроллеры и драйверы, как правило, имеют возможность для пользователей выбирать тип импульса, либо путем DIP -переключателя, либо настройки выбора программного обеспечения. Важно, чтобы контроллер и драйвер были настроены на то же самое. Если нет, операция может быть неустойчивой или вообще не будет работать.

Абсолютные и постепенные движения

Двумя наиболее распространенными командами движения в программировании управления движением являются инкрементными и абсолютными командами перемещения. Концепция абсолютных и инкрементных движений сбивает с толку многих пользователей независимо от используемого метода управления двигателем. Но эта информация применяется, контролируется ли двигатель с помощью импульсов, аналогового сигнала или сети, такой как Ethernet/IP или EtherCat.

Во -первых, если на двигателе есть энкодер, его типы движений не имеют ничего общего с типом энкодера. Во -вторых, абсолютные и инкрементные движения могут быть выполнены независимо от того, есть ли абсолютный или инкрементный энкодер или вообще нет.

При использовании двигателя для перемещения линейной оси, такой как привод шарикового винта, существует (очевидно) конечное расстояние между одним концом привода к другому. Другими словами, если перевозка находится на одном конце привода, двигатель может быть повернут только для перемещения, пока перевозка не достигнет противоположного конца. Это длина хода. Например, на приводе с 200 мм путешествий один конец привода, как правило, является «нулевым» или домашней позицией.

Абсолютный ход перевозит перевозку в командованную позицию независимо от ее нынешней позиции. Например, если текущая позиция равна нулю, а командованное движение составляет 100 мм, контроллер отправляет достаточно импульсов для перемещения привода вперед к отметке 100 мм и остановке.

Но если текущая позиция привода составляла 150 мм, абсолютное движение 100 мм заставило бы контроллер отправлять импульсы в негативном направлении, чтобы переместить привод назад на 50 мм и остановиться в положении 100 мм.

Практическое использование

Наиболее распространенная проблема с использованием управления импульсом заключается в проводке. Сигналы часто оказываются случайно подключенными в обратном направлении. В режиме 2p это означает, что выход CCW подключен к входу CW и наоборот. В режиме 1P это означает, что выход импульсного сигнала подключен к входу направления, а выход сигнала направления подключен к входу импульса.

В режиме 2P эта ошибка проводки делает мотор SPIN CW, когда ему приказалось перейти CCW и CCW, когда ему приказано пойти CW. В режиме 1P проблема сложнее диагностировать. Если сигналы заменены, контроллер отправляет импульсный поезд на ввод направления, который ничего не делает. Он также отправит изменение направления (включите или выключает сигнал в зависимости от направления) на вход шага, который может привести к повороту двигателя повернуть импульс. Один импульс движения обычно довольно сложно увидеть.

Использование режима 2p облегчает устранение неполадок, и обычно это легче понять для тех, кто не имеет большого опыта в этом типе управления движением.

Вот метод обеспечения того, чтобы как можно меньше времени было потрачено на устранение неполадок импульса и оси направления. Это позволяет инженерам сосредоточиться на одной вещи за раз. Это должно помешать вам тратить дни, пытаясь выяснить, что ошибка проводки предотвращает движение только для того, чтобы выяснить, что функция Pulse Wontrow неправильно настроена в ПЛК, и вы никогда не вывозили импульсы.

1. Определите режим импульса, который будет использоваться, и используйте один и тот же режим для всех осей.

2. Установите контроллер для правильного режима.

3. Установите диск для правильного режима.

4. Создайте самую простую программу в вашем контроллере (обычно функцию пробежки), чтобы двигатель мог повернуть в одном или другое направление с медленной скоростью.

5. Команда движения CW и следите за любыми статусами в контроллере, чтобы указать, что импульсы производятся.

- Это могут быть светодиоды на выходах от контроллера или флагов состояния, таких как флаг занятия в ПЛК. Выходной счетчик импульса в контроллере также можно контролировать, чтобы увидеть, как он меняет значение.

- Двигатель не должен быть подключен к выходным импульсам.

6. Повторите тест в направлении CCW.

7. Если вывод импульсов в обоих направлениях успешно, двигаться дальше. Если нет, то программирование должно быть выяснено первым.

8. Проверьте контроллер к водителю.

9. пробежать двигатель в одном направлении. Если это работает, выполните шаг 10. Если он не работает, проверьте проводку.

10. протянуть двигатель в противоположном направлении. Если это сработает, вы преуспели. Если это не работает, проверьте проводку.

Много часов было потрачено впустую на этой первой фазе, потому что частота импульса достаточно низкая, чтобы двигатель вращался очень медленно, как 1/100 RPS. Если вы можете сказать, если вы можете сказать, - это наблюдать за валом двигателя, он может не выглядеть так, как будто он движется с низкой скоростью, что приводит к тому, что он поверит, что он не выпускает импульсы. Лучше всего рассчитать безопасную скорость на основе разрешения двигателя и параметров приложения, прежде чем скорость будет установлена ​​для теста. Некоторые считают, что они могут установить полезную скорость, просто догадаясь. Но если двигателю нужно 10 000 импульсов, чтобы повернуть одну революцию, а частота импульса установлена ​​на 1000 частей на чайцы, двигатель займет 10 секунд. Чтобы переместить одну революцию. И наоборот, если двигателю нужно 1000 импульсов для перемещения одной революции, а частота пульса устанавливается на 1000, двигатель переместит одну революцию в секунду или 60 об / мин. Это может быть слишком быстро для теста, если двигатель прикреплен к нагрузке, как привод шарикового винта с ограниченным расстоянием движения. Очень важно наблюдать за индикаторами, которые показывают, что импульсы выводятся (светодиоды или пульс -счетчик).

Расчеты для практического применения

Пользователи часто заканчивают HMIS, показывающие расстояние и скорость машины в единицах импульсов, а не инженерных единиц, таких как миллиметры. Часто программист бросается, чтобы заставить машину работать и не тратит время на определение машинных единиц и преобразования их в инженерные единицы. Вот несколько советов, которые помогут с этим.

Если вы знаете резолюцию шага мотора (импульсы на революцию) и движение, сделанное на моторную революцию (мм), постоянная импульса командования рассчитывается как разрешение/расстояние на революцию или импульсы на революцию/расстояние на революцию.

Константа может помочь найти, сколько импульсов необходимо для перемещения определенного расстояния:

Положение тока (или расстояние) = количество импульсов/командные импульсы постоянно.

Чтобы преобразовать инженерные единицы в импульсы, сначала определите константу, которая определяет количество импульсов, необходимых для данного хода. Предположим, что в примере выше двигателя требуется 500 импульсов, чтобы повернуть одну революцию, а одна революция - 10 мм. Расчет константы может быть выполнена путем деления 500 (PPR) на 10 (мм P/R). Таким образом, константа составляет 500 импульсов/10 мм или 50 импульсов/мм.

Эта константа может быть использована для расчета количества импульсов, необходимых для перемещения данного расстояния. Например, для перемещения 15 мм, 15 мм × 50 ч / млн = 750 импульсов.

Чтобы преобразовать считывание пульса в инженерные единицы, просто разделите значение импульса на постоянную постоянную импульс. Таким образом, если счетчик импульса считывается 6000, разделяя его на константу импульса командного импульса, рассчитанную на примере выше, позиция привода составит 6000 импульсов/50 ч/млн = 120 мм.

Чтобы командовать скоростью в мм и сделать контроллер рассчитать правильную частоту в Гц (импульсы в секунду), сначала необходимо определить постоянную скорость. Это делается путем поиска постоянной импульса команд (как показано выше), но единицы изменяются. Другими словами, если двигатель выпускает 500 PPR, а привод движется 10 мм на революцию, то если заказано 500 импульсов в секунду, привод будет двигаться 10 мм в секунду. Разделение 500 импульсов в секунду на 10 мм в секунду результаты на 50 импульсов в секунду на мм. Следовательно, умножение скорости цели на 50 приводит к правильной частоте импульса.

Формулы одинаковы, но единицы меняются:

Постоянная скорость в PPS = импульсы на революцию/расстояние на революцию

Скорость пульса (PPS) = (постоянная скорость) × скорость в мм

Однако использование настройки, которая использует сигналы Pulse Train для управления движением, может показаться пугающим, однако, уделяя пристальное внимание типам сигналов и настройкам на контроллере и в начале, может сократить время, затрачиваемое на работу. Кроме того, если нужно сразу же сделать некоторые основные вычисления, программирование скоростей и расстояний будет проще, а операторы машины будут иметь более интуитивную информацию, отображаемую на их HMI.