Для автоматизації машин, які потребують лише двох -трьох осей електричних приводів, імпульсні виходи можуть бути найпростішим способом.

Використання імпульсних виходів з PLC-це економічний спосіб отримати простий рух. Більшість, якщо не всі, виробники PLC забезпечують спосіб управління сервоприводами та кропами за допомогою сигналу імпульсного поїзда. Отже, коли просту машину потрібно автоматизувати лише на двох -трьох осях на електричних приводах, імпульсні виходи можуть бути набагато простішими для налаштування, проводу та програми, ніж використання аналогових сигналів. Це також може коштувати дешевше, ніж використання мережевого руху, такого як Ethernet /IP.

Тож давайте подивимось на управління кроковим двигуном або сервоприводом за допомогою драйвера або підсилювача між контролером та двигуном з акцентом на імпульсні сигнали, що використовуються з контролера або індексатора.

Основи поїздів пульсу

Крок-двигуни та керовані імпульсами версії сервомоторів можуть обертатися в обох напрямках. Це означає, що контролер повинен, як мінімум, два сигнали управління на привід. Існує два способи надання цих сигналів, і різні виробники називають їх різними речами. Існують два поширених способів позначення двох схем контрольного сигналу, які ви використовуєте: "1p режим", він же як "режим кроку/напрямку" та "2p режим", який називається "режим CW/CCW" або за годинниковою/стрілкою проти годинникової стрілки режим. Обидва режими потребують двох контрольних сигналів від контролера до приводу.

У режимі 1p один контрольний сигнал - це імпульсний потяг або "крок". Інший сигнал - це спрямований вхід. Якщо вхід спрямованості увімкнено, а імпульсний сигнал присутній на вході кроку, двигун обертається за годинниковою стрілкою. І навпаки, якщо сигнал напрямку вимкнено, а імпульсний сигнал присутній на вході кроку, двигун обертає інший напрямок або проти годинникової стрілки. Пульсний потяг завжди на одному вході незалежно від того, який напрямок бажаний.

У режимі 2p обидва сигнали - це пульсовий потяг. Лише один вхід одночасно матиме частоту, тому якщо присутній імпульсний потяг CW, двигун обертає CW. Якщо присутній імпульсний потяг CCW, двигун обертає CCWS. Який вхід отримує імпульсний потяг, залежить від потрібного напрямку.

Імпульси виходять з контролера, рухає двигун. Двигун обертає один поступовий блок для кожного імпульсу на вході імпульсу приводу. Наприклад, якщо двофазний кроковий двигун має 200 імпульсів на обороту (PPR), то один імпульс змушує двигун обертати 1/200 обертів або 1,8 град., А 200 імпульсів змусять двигун обертати одну обертання.

Звичайно, різні двигуни мають різні резолюції. Степерні двигуни можуть бути мікропідливими, даючи їм багато тисяч імпульсів на революцію. Крім того, сервомотори, як правило, мають багато тисяч імпульсів на революцію як мінімальну роздільну здатність. Незалежно від роздільної здатності двигуна, імпульс від контролера або індексації змушує його обертати лише один поступовий блок.

Швидкість, з якою обертається двигун, залежить від частоти або швидкості імпульсів. Чим швидше імпульси, тим швидше обертається двигун. У наведеному вище прикладі, з двигуном, який має 200 PPR, частота 200 імпульсів в секунду (PPS) обертає двигун на одну обертання в секунду (RPS) або 60 обертання в хвилину (об / хв). Чим більше імпульсів, необхідних для перетворення двигуна One Revolution (PPR), тим швидше імпульси повинні бути надіслані для отримання однакової швидкості. Наприклад, двигун з 1000 PPR повинен мати частоту імпульсу, що перевищує час, як у двигуна з 200 PPR, щоб пройти однакові об / хв. Математика досить проста:

RPS = PPS/PPR (обертання в секунду = імпульси в секунду/імпульси на обертання)

RPM = RPS (60)

Контроль імпульсів

Більшість контролерів мають метод визначення того, чи повинен двигун обертати CW або CCW, і буде контролювати сигнали належним чином. Іншими словами, для програміста зазвичай не потрібно з’ясувати, які виходи ввімкнути. Наприклад, багато PLC мають функції для управління рухом за допомогою імпульсного сигналу, і ця функція автоматично керує виходами, щоб отримати правильний напрямок обертання незалежно від того, налаштований контролер для режиму 1p або 2p.

Розглянемо два кроки як простий приклад. Обидва кроки - 1000 імпульсів. Один знаходиться в позитивному напрямку, другий у негативному напрямку. Контролер включає відповідні виходи, будь то 1p або 2p, щоб змусити двигун обертатися в позитивному напрямку (як правило, CW), коли кількість командуваних імпульсів становить 1000. З іншого боку, якщо програма командує -1000 імпульсів, контролер включає відповідні виходи для переміщення в негативному напрямку (як правило, CCW). Тому програмісту не потрібно керувати напрямком обертання двигуна за допомогою коду в програмі, щоб вибрати, які виходи використовувати. Контролер робить це автоматично.

Контролери та драйвери, як правило, мають спосіб користувачів вибирати тип імпульсу, або за допомогою налаштування вибору програмного забезпечення. Важливо забезпечити налаштування контролера та драйвера. Якщо ні, операція може бути нестабільною або взагалі не буде працювати.

Абсолютні та поступові рухи

Два найпоширеніші команди руху в програмуванні руху є поступовими та абсолютними командами руху. Концепція абсолютних та поступових рухів плутає багатьох користувачів незалежно від використовуваного методу управління двигуном. Але ця інформація застосовується, чи керується двигуном імпульсів, аналоговим сигналом або мережею, як Ethernet/IP або Ethercat.

По -перше, якщо двигун має на ньому кодер, його типи рухів не мають нічого спільного з типом кодера. По -друге, можна зробити абсолютні та поступові рухи, чи є абсолютний або поступовий кодер або взагалі взагалі немає кодера.

При використанні двигуна для переміщення лінійної осі, наприклад, приводу кулькового гвинта, існує (очевидно) кінцева відстань між одним кінцем приводу до іншого. Іншими словами, якщо вагон знаходиться на одному кінці приводу, двигун можна повернути лише для переміщення, поки карета не досягне протилежного кінця. Це довжина ходу. Наприклад, на приводі з 200 мм подорожі один кінець приводу, як правило, є «нульовим» або домашньою позицією.

Абсолютний хід транспортує вагон у командуване положення незалежно від його поточного положення. Наприклад, якщо поточне положення дорівнює нулю, а командований рух до 100 мм, контролер надсилає достатню кількість імпульсів для переміщення приводу вперед до 100-мм позначки та зупинки.

Але якби поточне положення приводу становив 150 мм, абсолютний хід 100 мм змусив би контролер відправити імпульси в негативному напрямку для переміщення приводу назад 50 мм і зупиниться в положенні 100 мм.

Практичне використання

Найпоширеніша проблема з використанням імпульсного управління полягає в проводці. Сигнали часто випадково проводяться у зворотному напрямку. У режимі 2p це означає, що вихід CCW підключений до входу CW та навпаки. У режимі 1p це означає, що вихід імпульсного сигналу підключений до входу напрямку, а вихід сигналу напрямку підключений до входу імпульсу.

У режимі 2p ця помилка проводки робить двигун спіну CW, коли він наказав перейти на CCW та CCW, коли він наказав перейти на CW. У режимі 1p проблему важче діагностувати. Якщо сигнали замінюються, контролер надсилає пульсовий потяг до введення напрямку, що нічого не робить. Він також відправить зміну напрямку (ввімкніть сигнал або вимкнено залежно від напрямку) на вхід кроку, який може призвести до обертання двигуна імпульсу. Один імпульс руху, як правило, досить важко помітити.

Використання 2P -режиму полегшує усунення несправностей, і зазвичай це легше зрозуміти для тих, хто не має особливого досвіду в цьому типі контролю руху.

Ось метод забезпечення якомога менше часу витрачається на усунення пульсу та осі напрямку. Це дозволяє інженерам зосередитись на одному за один раз. Це повинно заважати вам витрачати дні, намагаючись зрозуміти, яка помилка проводки запобігає руху лише для того, щоб дізнатися, що функція вихідного імпульсу неправильно налаштована в PLC, і ви ніколи не виходили імпульси.

1. Визначте режим імпульсу, який слід використовувати, і використовуйте один і той же режим для всіх осей.

2. Встановіть контролер для належного режиму.

3. Встановіть накопичувач для належного режиму.

4. Створіть найпростішу програму у своєму контролері (як правило, функції пробіжки), щоб двигун можна було наказувати обертатися в одному напрямку чи іншому з повільною швидкістю.

5. Команда руху CW і слідкуйте за будь -якими статусами в контролері, щоб вказати імпульси, виводяться.

–Ме це може бути світлодіодами на результатах контролера або прапорів статусу, як зайнятий прапор у ПЛК. Вихідний лічильник імпульсу в контролері також може контролювати, щоб побачити, як він змінює значення.

–Морт не потрібно підключатися до вихідних імпульсів.

6. Повторіть тест у напрямку CCW.

7. Якщо виведення імпульсів в обох напрямках є успішним, рухайтеся далі. Якщо ні, програмування потрібно спочатку розібратися.

8. Провіді контролера до водія.

9. Двигун пробіжок в одному напрямку. Якщо це працює, перейдіть на крок 10. Якщо він не працює, перевірте проводку.

10. Пробігуйте двигун у зворотному напрямку. Якщо це працює, ви досягли успіху. Якщо це не працює, перевірте проводку.

На цій першій фазі було витрачено багато годин, оскільки частота імпульсу досить низька, щоб мотор крутився надзвичайно повільно, як 1/100 RPS. Якщо єдиний спосіб, коли ви можете сказати, чи працює, спостерігаючи за валом двигуна, він може виглядати не так, як рухається з низькою швидкістю, що призводить до того, що він повірив, що він не випускає імпульси. Найкраще обчислити безпечну швидкість на основі роздільної здатності двигуна та параметрів застосування до встановлення швидкості для тесту. Деякі вважають, що вони можуть встановити корисну швидкість, просто здогадуючись. Але якщо двигун потребує 10 000 імпульсів для обертання однієї обертання, а частота імпульсу встановлюється на 1000 PPS, двигун займе 10 сек. рухати одну революцію. І навпаки, якщо двигун потребує 1000 імпульсів для переміщення однієї обертання, а частота імпульсу встановлена ​​на 1000, двигун буде переміщувати одну обертання в секунду або 60 об / хв. Це може бути занадто швидким для випробування, якщо двигун кріпиться до навантаження, як привід для кульового гвинта з обмеженою відстані руху. Важливо спостерігати за показниками, що виявляють, що імпульси виходять (світлодіоди або пульсовий лічильник).

Розрахунки для практичного застосування

Користувачі часто закінчують HMIS, що показує відстань та швидкість машини в одиницях імпульсів, а не інженерних одиниць, таких як міліметри. Часто програміст поспішає змусити машину працювати і не витрачає часу, щоб визначити машинні блоки та перетворити їх на інженерні підрозділи. Ось кілька порад щодо допомоги в цьому.

Якщо ви знаєте роздільну здатність двигуна (імпульси на оберт) та рух, здійснений на двигун (мм), константа імпульсу команд обчислюється як роздільна здатність/відстань за оберт, або імпульси на оберт/відстань за оберт.

Постійна може допомогти знайти, скільки імпульсів потрібно для переміщення певної відстані:

Поточне положення (або відстань) = Кількість імпульсів/імпульс команд постійні.

Для перетворення інженерних підрозділів на імпульси спочатку визначте постійну, яка визначає кількість імпульсів, необхідних для заданого руху. Припустимо, у прикладі вище двигуна потрібно 500 імпульсів для обертання однієї обертання, а одна революція - 10 мм. Обчислення константи можна здійснити шляхом поділу 500 (PPR) на 10 (мм P/R). Таким чином, константа - 500 імпульсів/10 мм або 50 імпульсів/мм.

Потім ця постійна може бути використана для обчислення кількості імпульсів, необхідних для переміщення заданої відстані. Наприклад, для переміщення 15 мм, 15 мм × 50 проміле = 750 імпульсів.

Щоб перетворити зчитування імпульсного лічильника в інженерні одиниці, просто розділіть значення імпульсного лічильника на константу імпульсу команд. Таким чином, якщо імпульсний лічильник читає 6000, розділив його на командний імпульсний постійний, обчислений з наведеного прикладу, положення приводу складе 6000 імпульсів/50 проміле = 120 мм.

Для командування швидкості в мм і контролер обчислює належну частоту в Гц (імпульси в секунду), спочатку слід визначити постійну швидкості. Це робиться шляхом пошуку константи імпульсу команд (як показано вище), але одиниці змінюються. Іншими словами, якщо двигун поставить 500 PPR, а привід рухається 10 мм на революцію, то якщо командування 500 імпульсів в секунду, привід рухається 10 мм в секунду. Ділення 500 імпульсів на секунду на 10 мм на секунду призводить до 50 імпульсів на секунду на мм. Тому множення цільової швидкості на 50 призводить до правильної частоти імпульсу.

Формули однакові, але одиниці змінюються:

Постійна швидкість у PPS = імпульси на оберт/відстань за революцію

Швидкість імпульсу (PPS) = (константа швидкості) × швидкість у мм

Використання налаштування, яка використовує сигнали імпульсного поїзда для контролю руху, спочатку може здатися непростим, однак, приділяючи пильну увагу типам сигналів та налаштувань на контролері та накопичувачі на початку, може скоротити час, витрачений на його роботу. Крім того, якщо можна відразу зробити час, щоб зробити деякі основні розрахунки, програмування швидкості та відстані буде простіше, а машинні оператори матимуть більш інтуїтивну інформацію, що відображається на їх HMIS.