Yalnızca iki ila üç eksenli elektrikli aktüatör gerektiren otomasyon makineleri için darbe çıkışları, gidilecek en basit yol olabilir.

Bir PLC'den gelen darbe çıkışlarını kullanmak, basit hareket elde etmenin uygun maliyetli bir yoludur. Hepsi olmasa da çoğu PLC üreticisi, darbe katarı sinyali kullanarak servoları ve stepleri kontrol etmenin bir yolunu sağlar. Dolayısıyla, basit bir makinenin elektrikli aktüatörler üzerinde yalnızca iki veya üç eksende otomatikleştirilmesi gerektiğinde, darbe çıkışlarının ayarlanması, kablolanması ve programlanması analog sinyalleri kullanmaktan çok daha kolay olabilir. Ayrıca Ethernet /IP gibi ağ bağlantılı hareket kullanmaktan daha az maliyetli olabilir.

Öyleyse, kontrolörden veya indeksleyiciden kullanılan darbe sinyallerine vurgu yaparak, kontrolör ile motor arasında bir sürücü veya amplifikatör ile bir step motoru veya servoyu kontrol etmeye bir göz atalım.

Darbe Treni Temelleri

Step motorlar ve servo motorların darbe kontrollü versiyonları her iki yönde de dönebilir. Bu, bir kontrolörün sürücüye en az iki kontrol sinyali sağlaması gerektiği anlamına gelir. Bu sinyalleri sağlamanın iki yolu vardır ve farklı üreticiler bunlara farklı adlar verir. Kullandığınız iki kontrol sinyali şemasına atıfta bulunmanın iki yaygın yolu vardır: "1P modu", diğer adıyla "Adım/Yön modu" ve "CW/CCW modu" veya saat yönü/saat yönünün tersine adı verilen "2P modu" modu. Her iki mod da denetleyiciden sürücüye iki kontrol sinyali gerektirir.

1P modunda, bir kontrol sinyali bir darbe dizisi veya "adım" sinyalidir. Diğer sinyal yönlü bir giriştir. Yön girişi açıksa ve adım girişinde darbeli bir sinyal mevcutsa motor saat yönünde döner. Tersine, eğer yön sinyali kapalıysa ve adım girişinde darbeli bir sinyal mevcutsa, motor diğer yöne veya saat yönünün tersine döner. Darbe katarı, hangi yön istenirse istensin her zaman aynı giriştedir.

2P modunda her iki sinyal de bir darbe dizisidir. Aynı anda yalnızca bir girişin frekansı olacaktır, dolayısıyla eğer CW darbe dizisi mevcutsa, motor CW'ye döner. CCW darbe dizisi mevcutsa, motor CCW'leri döndürür. Darbe katarını hangi girişin alacağı istenen yöne bağlıdır.

Kontrolörden çıkan darbeler motorun hareket etmesini sağlar. Motor, sürücünün darbe girişindeki her darbe için bir artımlı birim döndürür. Örneğin, iki fazlı bir adım motoru devir başına 200 darbeye (ppr) sahipse, bu durumda bir darbe, motorun 1/200 devir veya 1,8 derece dönmesini sağlar ve 200 darbe, motorun bir devir döndürmesini sağlar.

Elbette farklı motorların farklı çözünürlükleri vardır. Adım motorları mikro adımlı olabilir ve onlara devir başına binlerce darbe verir. Ek olarak, servo motorların minimum çözünürlükleri genellikle devir başına binlerce darbeye sahiptir. Motor çözünürlüğü ne olursa olsun, kontrolörden veya indeksleyiciden gelen bir darbe, motorun yalnızca bir artımlı birimi döndürmesini sağlar.

Bir motorun dönme hızı, darbelerin frekansına veya hızına bağlıdır. Darbeler ne kadar hızlı olursa motor da o kadar hızlı döner. Yukarıdaki örnekte, 200 ppr'ye sahip bir motorla, saniyede 200 darbe (pps) frekansı, motoru saniyede bir dönüşte (rps) veya dakikada 60 dönüşte (rpm) döndürecektir. Motoru bir devir (ppr) döndürmek için ne kadar çok darbe gerekiyorsa, aynı hızı elde etmek için darbelerin o kadar hızlı gönderilmesi gerekir. Örneğin, 1.000 ppr'lik bir motorun, aynı rpm'ye gidebilmesi için 200 ppr'lik bir motorun darbe frekansının katları kadar daha yüksek darbe frekansına sahip olması gerekir. Matematik oldukça basit:

rps = pps/ppr (saniye başına dönüş = saniye başına darbe/dönüş başına darbe)

dev/dak = dev/dak(60)

Nabzın Kontrol Edilmesi

Çoğu kontrol cihazının, motorun sağa mı yoksa sola mı dönmesi gerektiğini ve sinyalleri uygun şekilde kontrol edeceğini belirleyen bir yöntem vardır. Başka bir deyişle, normalde programcının hangi çıkışları açacağını bulması gerekmez. Örneğin, birçok PLC'nin bir darbe sinyali kullanarak hareketi kontrol etmeye yönelik işlevleri vardır ve bu işlev, denetleyicinin 1P veya 2P modu için yapılandırılmasına bakılmaksızın doğru dönüş yönünü elde etmek için çıkışları otomatik olarak kontrol eder.

Basit bir örnek olarak iki hamleyi düşünün. Her iki hareket de 1000 darbedir. Biri olumlu yönde, diğeri olumsuz yönde. Kontrolör, komut verilen darbe sayısı 1000 olduğunda motorun pozitif yönde (genellikle CW) dönmesini sağlamak için 1P veya 2P kullanılsın uygun çıkışları açar. Öte yandan, eğer bir program -1.000 darbe komutu veriyorsa, kontrol cihazı negatif yönde (genellikle CCW) hareket etmek için uygun çıkışları açar. Bu nedenle, programcının hangi çıkışların kullanılacağını seçmek için programdaki kodu kullanarak motor dönüş yönünü kontrol etmesine gerek yoktur. Kontrolör bunu otomatik olarak yapar.

Denetleyiciler ve sürücüler genellikle kullanıcıların dip anahtarı veya yazılım seçim ayarıyla darbe tipini seçmesine olanak tanıyan bir yola sahiptir. Denetleyicinin ve sürücünün aynı şekilde kurulduğundan emin olmak önemlidir. Aksi takdirde işlem düzensiz olabilir veya hiç çalışmayabilir.

Mutlak ve Artımlı Hareketler

Hareket kontrolü programlamasında en yaygın iki hareket komutu, artımlı ve mutlak hareket komutlarıdır. Mutlak ve artımlı hareketler kavramı, kullanılan motor kontrol yönteminden bağımsız olarak birçok kullanıcının kafasını karıştırmaktadır. Ancak bu bilgi, motorun darbelerle, analog sinyalle veya Ethernet/IP veya Ethercat gibi bir ağla kontrol edilip edilmediğine bakılmaksızın geçerlidir.

Birincisi, eğer bir motorda enkoder varsa, hareket türlerinin enkoder tipiyle hiçbir ilgisi yoktur. İkincisi, mutlak veya artımlı kodlayıcı olsun ya da olmasın, mutlak ve artımlı hareketler yapılabilir.

Bilyalı vidalı aktüatör gibi doğrusal bir ekseni hareket ettirmek için bir motor kullanıldığında, aktüatörün bir ucu ile diğeri arasında (açıkçası) sınırlı bir mesafe vardır. Başka bir deyişle, taşıyıcı aktüatörün bir ucundaysa, motor yalnızca taşıyıcı karşı uca ulaşana kadar hareket edecek şekilde döndürülebilir. Bu vuruş uzunluğudur. Örneğin, 200 mm hareket mesafesine sahip bir aktüatörde, aktüatörün bir ucu normalde "sıfır" veya başlangıç ​​konumudur.

Mutlak bir hareket, mevcut konumundan bağımsız olarak taşıyıcıyı komut verilen konuma taşır. Örneğin, mevcut konum sıfırsa ve komut verilen hareket 100 mm'ye ise, kontrol cihazı aktüatörü 100 mm işaretine kadar ileri hareket ettirip durdurmaya yetecek kadar darbe gönderir.

Ancak aktüatörün mevcut konumu 150 mm olsaydı, 100 mm'lik mutlak bir hareket, denetleyicinin, aktüatörü 50 mm geriye doğru hareket ettirmek ve 100 mm konumunda durdurmak için negatif yönde darbeler göndermesine neden olurdu.

Pratik Kullanımlar

Darbe kontrolünü kullanırken en sık karşılaşılan sorun kablolamadadır. Sinyaller sıklıkla kazara ters yönde bağlanır. 2P modunda bu, CCW çıkışının CW girişine (veya tersi) bağlı olduğu anlamına gelir. 1P modunda bu, darbe sinyali çıkışının yön girişine bağlandığı ve yön sinyali çıkışının darbe girişine bağlandığı anlamına gelir.

2P modunda, bu kablolama hatası, motorun CCW'ye gitmesi komutu verildiğinde CW'ye ve CW'ye gitmesi komutu verildiğinde CCW'ye dönmesine neden olur. 1P modunda sorunun teşhis edilmesi daha zordur. Sinyaller değiştirilirse kontrolör yön girişine bir darbe dizisi gönderir ve bu hiçbir şey yapmaz. Ayrıca adım girişine, motorun bir darbe döndürmesine neden olabilecek bir yön değişikliği (yönüne bağlı olarak sinyali açar veya kapatır) gönderir. Bir hareketin nabzını görmek genellikle oldukça zordur.

2P modunun kullanılması sorun gidermeyi kolaylaştırır ve bu tür hareket kontrolü konusunda fazla deneyimi olmayanlar için anlaşılması genellikle daha kolaydır.

Darbe ve yön eksenlerinde sorun gidermeye mümkün olduğunca az zaman harcanmasını sağlayacak bir yöntemi burada bulabilirsiniz. Mühendislerin aynı anda tek bir şeye odaklanmasına olanak tanır. Bu, hangi kablolama hatasının hareketi engellediğini bulmaya çalışarak günler harcamanızı, yalnızca darbe çıkış fonksiyonunun PLC'de yanlış yapılandırıldığını ve hiçbir zaman darbe çıkışı yapmadığınızı öğrenmenizi önlemelidir.

1. Kullanılacak darbe modunu belirleyin ve tüm eksenler için aynı modu kullanın.

2. Denetleyiciyi uygun moda ayarlayın.

3. Sürücüyü uygun moda ayarlayın.

4. Motora bir yönde veya diğer yönde yavaş bir hızda dönmesi için komut verilebilmesi için kontrol cihazınızda en basit programı (genellikle bir jog fonksiyonu) oluşturun.

5. Bir saat yönünde hareket komutu verin ve kontrol cihazında darbe çıkışının yapıldığını gösteren tüm durumları izleyin.

–Bu, kontrol ünitesinin çıkışlarındaki LED'ler veya PLC'deki meşgul bayrağı gibi durum bayrakları olabilir. Denetleyicideki darbe çıkış sayacı da değerin değiştiğini görmek için izlenebilir.

–Motorun çıkış darbelerine bağlanmasına gerek yoktur.

6. Testi CCW yönünde tekrarlayın.

7. Her iki yönde de darbe çıkışı başarılıysa devam edin. Değilse, önce programlamanın çözülmesi gerekir.

8. Denetleyiciyi sürücüye bağlayın.

9. Motoru bir yönde yavaş yavaş çalıştırın. Çalışıyorsa 10. adıma geçin. Çalışmıyorsa kabloları kontrol edin.

10. Motoru ters yönde yavaş yavaş hareket ettirin. Eğer işe yararsa başardınız demektir. Çalışmıyorsa kabloları kontrol edin.

Darbe frekansı, motorun 1/100 rpm gibi son derece yavaş dönmesini sağlayacak kadar düşük olduğundan, bu ilk aşamada birçok saat boşa harcandı. Çalışıp çalışmadığını anlamanın tek yolu motor şaftını izlemekse, düşük hızda hareket ediyormuş gibi görünmeyebilir, bu da darbe vermediğine inanmanıza neden olabilir. Test için hız ayarlanmadan önce motor çözünürlüğüne ve uygulama parametrelerine dayalı olarak güvenli bir hızı hesaplamak en iyisidir. Bazıları sadece tahmin ederek kullanılabilir bir hız ayarlayabileceklerine inanıyor. Ancak motorun bir devrimi döndürmek için 10.000 darbeye ihtiyacı varsa ve darbe frekansı 1.000 pps olarak ayarlanmışsa, motor 10 saniye sürecektir. bir devrimi ilerletmek için. Tersine, motorun bir devir hareket ettirmek için 1.000 darbeye ihtiyacı varsa ve darbe frekansı 1.000'e ayarlanmışsa, motor saniyede bir devir veya 60 rpm hareket edecektir. Motorun, sınırlı hareket mesafesine sahip bilyalı vidalı aktüatör gibi bir yüke bağlanması durumunda bu, test için çok hızlı olabilir. Darbelerin çıkışını gösteren göstergeleri (LED'ler veya darbe sayacı) izlemek kritik öneme sahiptir.

Pratik Uygulamaya Yönelik Hesaplamalar

Kullanıcılar genellikle makinenin mesafesini ve hızını milimetre gibi mühendislik birimleri yerine darbe birimleriyle gösteren HMI'larla karşılaşırlar. Çoğu zaman programcı makineyi çalıştırmak için acele eder ve makine birimlerini belirlemek ve bunları mühendislik birimlerine dönüştürmek için zaman ayırmaz. İşte bu konuda yardımcı olacak birkaç ipucu.

Motorun adım çözünürlüğünü (devir başına darbe) ve motor devri başına yapılan hareketi (mm) biliyorsanız, komut darbe sabiti çözünürlük/devir başına mesafe veya devir başına darbe/devir başına mesafe olarak hesaplanır.

Sabit, belirli bir mesafeyi hareket ettirmek için kaç darbeye ihtiyaç duyulduğunu bulmaya yardımcı olabilir:

Geçerli konum (veya mesafe) = darbe sayısı/komut darbeleri sabiti.

Mühendislik birimlerini darbelere dönüştürmek için öncelikle belirli bir hareket için gereken darbe sayısını belirleyen sabiti belirleyin. Yukarıdaki örnekte, motorun bir devrimi döndürmek için 500 darbeye ihtiyaç duyduğunu ve bir devrimin 10 mm olduğunu varsayalım. Sabitin hesaplanması 500'ü (ppr) 10'a (mm p/r) bölerek yapılabilir. Yani sabit 500 darbe/10 mm veya 50 darbe/mm'dir.

Bu sabit daha sonra belirli bir mesafedeki bir hareket için gereken darbe sayısını hesaplamak için kullanılabilir. Örneğin 15 mm hareket etmek için 15 mm × 50 ppm = 750 darbe.

Bir darbe sayacı okumasını mühendislik birimlerine dönüştürmek için, darbe sayacı değerini komut darbe sabitine bölmeniz yeterlidir. Dolayısıyla, darbe sayacı 6.000 değerini okursa, bunu yukarıdaki örnekten hesaplanan komut darbe sabitine bölersek aktüatör konumu 6.000 darbe/50 ppm = 120 mm olacaktır.

Mm cinsinden bir hız komutu vermek ve kontrolörün Hz (saniyedeki darbe) cinsinden uygun frekansı hesaplamasını sağlamak için öncelikle hız sabitinin belirlenmesi gerekir. Bu, komut darbe sabitinin bulunmasıyla yapılır (yukarıda gösterildiği gibi), ancak birimler değiştirilir. Yani motor 500 ppr veriyorsa ve aktüatör devir başına 10 mm hareket ediyorsa saniyede 500 darbe komutu verilirse aktüatör saniyede 10 mm hareket edecektir. Saniyede 500 darbeyi saniyede 10 mm'ye bölmek, mm başına saniyede 50 darbeyle sonuçlanır. Bu nedenle hedef hızın 50 ile çarpılması uygun darbe frekansının elde edilmesini sağlar.

Formüller aynı, ancak birimler değişiyor:

Pps cinsinden hız sabiti = devir başına darbe/devir başına mesafe

Darbe hızı (pps) = (hız sabiti) × mm cinsinden hız

Hareketi kontrol etmek için darbe dizisi sinyallerini kullanan bir kurulumun kullanılması ilk başta göz korkutucu görünebilir, ancak başlangıçta denetleyici ve sürücülerdeki sinyal türlerine ve ayarlara çok dikkat etmek, bunun çalışması için harcanan süreyi azaltabilir. Buna ek olarak, bazı temel hesaplamaları hemen yapmak için zaman ayırırsanız hızları ve mesafeleri programlamak daha kolay olacak ve makine operatörleri HMI'larında daha sezgisel bilgiler görüntülenecektir.