伺服电机又称执行电机,它是控制电机的一种.它是一种用电脉冲信号进行控制的,并将脉冲信号转变成相应的角位移或直线位移和角速度的执行元件.根据控制对象的不同,由伺服电机组成的伺服系统一般有三种基本控制方式,即位置控制、速度控制、力矩控制.本系统我们采用位置控制.
PLC在自动化控制领域中,应用十分广泛.尤其是近几年PLC在处理速度,指令及容量、单轴控制方面得到飞速的发展,使得PLC在控制伺服电机方面也变得简单易行.
1控制系统中元件的选型
1.1PLC的选型
因为伺服电机的位移量与输入脉冲个数成正比,伺服电机的转速与脉冲频率成正比,所以我们需要对电机的脉冲个数和脉冲频率进行精确控制.且由于伺服电机具有无累计误差、跟踪性能好的优点,伺服电机的控制主要采用开环数字控制系统,通常在使用时要搭配伺服驱动器进行控制,而伺服电机驱动器采用了大规模集成电路,具有高抗干扰性及快速的响应性.在使用伺服驱动器时,往往需要较高频率的脉冲,所以就要求所使用的PLC能产生高频率脉冲.三菱公司的FX3U晶体管输出的PLC可以进行6点同时100 kHz高速计数及3轴独立100 kHz的定位功能,并且可以通过基本指令0.065 μs、PCMIX值实现了以4.5倍的高速度,完全满足了我们控制伺服电机的要求,所以我们选用FX3U-48MT-ES-A型PLC.
1.2伺服电机的选型
在选择伺服电机和驱动器时,只需要知道电机驱动负载的转距要求及安装方式即可,我们选择额定转距为2.4 N·m,额定转速为3 000 r/min,每转为131 072 p/rev分辨率的三菱公司HF-KE73W1-S100伺服电机,与之配套使用的驱动器我们选用MR-E-70A-KH003伺服驱动器.三菱的此款伺服系统具有500 Hz的高响应性,高精度定位,高水平的自动调节,能轻易实现增益设置,且采用自适应振动抑止控制,有位置、速度和转距三种控制功能,完全满足要求.
同时我们采用三菱GT1155-QFBD-C型触摸屏,对伺服电机进行自动操作控制.
2 PLC控制系统设计
我们需要伺服电机实现正点、反点、原点回归和自动调节等动作,另外为确保本系统的精确性我们增加编码器对伺服电机进行闭环控制.PLC控制系统I/O接线图如图1.
