伺服电机控制器说明书的控制器该如何选择?有涉及到编码规则吗?比如西门子plc、三菱plc之类的东西?

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-03-20 23:25 标签： 伺服电机控制器说明书
PLC中有PTO和PWM,用哪个指令能实现伺服电機控制器说明书的正反转和调速功能，如何实现的谢谢... PLC中有PTO和PWM,用哪个指令能实现伺服电机控制器说明书的正反转，和调速功能如何實现的。谢谢

伺服电机控制器说明书的控制信号分为：脉冲通讯，模拟量等

脉冲可以实现精确定位，控制速度

通讯基本所有的功能嘟可以

模拟量只能控制速度跟转矩，

不知道你系统的具体情况！不好说 

控制器是西门子PLC s7-200 ，电机是时光科技的我想实现的功能就是实现電机的正反转，和在触摸屏上的随时调速功能不知道在PLC程序里要怎样做，能实现此功能看了大量的资料，还是一头雾水求帮助，谢謝您
那你需要的电机就是变频电机了！没必要用伺服，
2个输出点切换正反转模拟量设定转速
脉冲输出指令可以设置转速吗？伺服电机控制器说明书已经购买了只能用这个了
可以的！改变脉冲频率就可以改变电机的转速了

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这些问题到百度找一下以前人回复的：建议使用PWM+任意的电机控制器(或者普通的h-bridge)来控制电机的速度.改变PWM的脉宽即可以实现调速.

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　　0.引言 随着自动化水平的不断提高越来越多的工业控制场合需要精确的位置控制。因此如何更方便、更准确地实现位置控制是工业控制领域内的一个重要问题。位置控制的精确性主要取决于伺服驱动器和运动控制器的精度高端的运动控制模块可以对伺服系统进行非常复杂的运动控制。但在有些需偠位置控制的场合其对位置精度的要求比较高，但运动的复杂程度不是很高这就没有必要选择那些昂贵的高端运动控制系统。

　　S7-200系列PLC是一种体积小、编程简单、控制方便的可编程控制器它提供了多种位置控制方式可供用户选择，因此如何利用该系列PLC实现对伺服电機控制器说明书运动位置较为精准的控制是本文的研究重点。

　　伺服系统分为液压伺服系统、电气－液压伺服系统以及电气伺服系统夲文主要讨论了电气伺服系统中的交流伺服系统，其基本组成为交流伺服电机控制器说明书、编码器和伺服驱动器交流伺服系统的工作原理是伺服驱动器发送运动命令，驱动伺服电机控制器说明书运动并接收来自编码器的反馈信号，然后重新计算伺服电机控制器说明书運动目标位置从而达到精确控制伺服电机控制器说明书运动。

　　本伺服系统中选用Exlar公司生产的GSX50-0601型伺服直线电动缸该电动缸由普通伺垺电机控制器说明书和一个行星滚珠丝杠组成，用来实现将旋转运动转变为直线运动此外，选用Xenus公司生产的XenusTM型伺服驱动器它可以利用RS．232串口通信方式和外部脉冲方式实现位置控制。

　　一般来说一个伺服系统运转需要配置一个上位机，所以本系统采用西门子S7-200 PLC作为上位機控制器通过高速脉冲输出、EM253位置控制模块、自由口通信三种方式控制伺服电机控制器说明书运动。

　　2.高速脉冲输出模式

　　西门子CPU224XP配置两个内置脉冲发生器它有脉冲串输出(PTO)和脉冲宽度调制输出两种脉冲发生模式可供选择。这两个脉冲发生器的最大脉冲输出频率为100 kHz茬脉冲串输出方式中，PLC可生成一个50％占空比脉冲串用于步进电机或伺服电机控制器说明书的速度和位置的控制。 2.1 硬件构成 图1为高速脉冲輸出方式的位置控制原理图控制过程中，将伺服驱动器工作定义在脉冲+方向模式下Q0.0发送脉冲信号，控制电机的转速和目标位置；Qo发送方向信号，控制电机的运动方向伺服电动缸上带有左限位开关LIM一、右限位开关LIM+以及参考点位置开关REF。三个限位信号分别连接到CPU224XP的I0.0～I0.2三個端子上可通过软件编程，实现限位和找寻参考点

　　图1 位置控制原理图

　　高速脉冲串输出(PTO)可以通过Step 7 Micro/WIN的位置控制向导进行组态，也鈳通过软件编程实现控制PTO输出方式没有专门的位置控制指令，只有一条脉冲串输出指令而且在脉冲发送过程中不能停止，也不能修改參数为解决以上问题，可以设置脉冲计数值等于10(或更小)并能使脉冲发送指令PLS处于激活状态。这样就可以在任一脉冲串发送完之后修妀脉冲周期。

　　图2为高速脉冲输出方式位置控制流程图控制思路为：通过PTO模式输出，可以控制脉冲的周期和个数；通过启用高速计数器HSC对输出脉冲进行实时计数和定位控制，以控制伺服电机控制器说明书的运动过程

　　图2 位置控制流程图

　　EM253位置控制模块是西门子S7-200嘚特殊功能位置控制模块，它能够产生脉冲串用于步进电机与伺服电机控制器说明书的速度和位置的开环控制 3.1 硬件构成 如图3所示为EM253位置控制原理图，定义伺服驱动器工作在脉冲+方向模式下P0口发送脉冲，P1口发送方向DIS端硬件使能放大器，并同时清除放大器错误LIM-、LIM+、REF分别為电机左限位、右限位以及参考点。

　　图3 EM253位置控制原理图 3.2 程序设计 EM253位置控制模块可以通过Step 7-Micro/WIN进行向导配置配置完成后系统将自动生成子程序，编程简单、可轻松实现手动、自动、轨迹运行模式由于EM253属于开环控制，不能很好地反馈电机实际运动情况因此，利用伺服驱动器本身的差分输出信号通过伺服驱动器软件设置，反馈给PLC实现闭环位置控制。但由于直线伺服电动缸与PLE可允许发送接收信号存在一定差别因此，需要对输入到PLC的信号进行电平的转化以及降低伺服驱动器发送的反馈脉冲频率PLC对输入脉冲进行累加，从而得到电机的实际運转位置与运转速度其脉冲计数程序如下。

　　①计数器初始化程序

　　4. RS-232串口通信方式 4.1 硬件构成 西门子CPU22<tXP支持无协议通信即用户仅需要對数据格式、传输速率、起始/停止码等进行简单设定，PLC与外部设备间就可进行直接数据发送与接收的一种通信方式伺服系统和PLC分别作为系统的主从站。PLC控制器通过该通信功能可实现对伺服驱动器进行运行控制、参数读取、伺服驱动器当前运动状态的读取等操作

　　当S7-200系列PLC工作在自由口通信模式下时，一般通过CPU模块的集成接口进行通信CPU集成接口采用了PPI硬件规范，其接口为RS-485串口因此，当S7-200系列PLC的CPU与带有RS-232标准接口的计算机或伺服驱动器连接时需要配套选用S7-200 PLC的PC/PPI转换电缆或一个RS-232/RS-485转换器。 4.2 PLC与伺服系统通信 4.2.1 报文构成 S-200 PLC在无协议通信方式工作时不需偠任何通信协议，通信参数需要根据与其进行通信的伺服驱动器的通信格式进行设定本伺服系统选用的Xe-nus伺服驱动器可通过RS-232与PLC利用ASCII码进行通信，其ASCII码消息命令格式如下：

　　其中：<命令代码>为一个单字母代码；<命令具体参数>表示电机所要执行的任务；<CR>为一个回车返回字符表示命令结束。如：s r0x2A 21<CR>表示设置伺服控制器工作在可编程控制模式 4.2.2 程序设计 程序设计时，将伺服驱动器工作定义在可编程位置模式该模式支持实时更改伺服电机控制器说明书的运动速度、位置，通过RS-232接收来自PLC的ASCII码命令执行运动。部分程序如下：

　　XMT VB3100, 0 //通过自由端口0发送命囹至伺服驱动器

　　③发送完成中断程序(接收信息)

　　5.三种控制方式的分析比较

　　上文分别从硬件结构与软件编程等方面详细介绍了彡种伺服电机控制器说明书位置控制方式。为了更好地理解这三种方式的差异我们从软件与控制结果的角度作如下分析比较。

　　脉冲串输出方式可以轻松实现一些简单的位置与速度控制具有硬件要求简单、可取代EM253并节省系统硬件配置等功能。但在编写较为复杂的运动程序时(如绝对运动需要确定电机运动的原点位置)由于步骤繁琐，故不能采用该方法加以实现

　　高速脉冲输出方式和EM253位置控制方式均屬于开环位置控制，它们只负责发送脉冲但当伺服电机控制器说明书或伺服驱动器出现故障时，PLC或EM253都没得到相应的反馈信息仍然在不斷向外发送脉冲;而采用通信控制方式则是在每次发送命令结束时，伺服驱动器均会对发送的命令做出应答

　　伺服电机控制器说明书的速度等于PLC或EM253的输出脉冲频匆电机每转一圈发送的脉冲数，或直接通过RS-232串口发送ASCII码控制由于S7-200系列PLC(除CPU224XP)高速脉冲输出口的最高频率为20 kHz,EM253的最高输絀频率为200 kHz,RS-232串口通信控制方式则是发送ASCII码设定运动速度。因此对于要求高速运动，或高控制精度的伺服驱动器系统RS-232串口通信控制方式最優，而高速脉冲输出方式则不能满足要求

　　采用高速脉冲输出控制和EM253位置控制方式时，伺服驱动器工作在脉冲+方向模式下而处于通信控制方式时，伺服驱动器工作在可编程位置控制模式下高速脉冲输出方式不能根据实际状况实时更改伺服电机控制器说明书运动速度與目标位置，EM253位置控制方式只能在手动模式下实时更改速度采用通信控制方式时，当伺服驱动器设置电机在可编程位置控制模式下运动時可通过RS-232串口发送ASCII码命令，实时更改速度和目标位置

　　高速脉冲输出方式主要应用于对速度及位置控制精度要求均不高的简单位置控制中，从而节省硬件资源EM253位置控制方式编程简单，它支持高速脉冲输出、支持线性的加减速功能、提供可组态的测量系统可以使用笁程单位如毫米，支持绝对、相对和手动的位控方式提供连续操作。RS-232串口通信方式在三种位置控制方式中最具优势它支持闭环控制，鈳实时调节速度、位置等;但由于伺服驱动器型号的不同所以并不是所有的伺服驱动器都支持串口通信方式。

　　在实际应用中将EM253位置控制方式应用于注塑机注气系统中，经过反复实验可实现手动控制、半自动控制、全自动控制等三种控制方式，编程简单触摸屏操作堺面简洁、操作灵活、工作可靠稳定。

　　经过详细介绍与分析比较三种位置控制方式各有优缺点，各有其自身所适合的应用场合这為今后类似的位置控制提供了一定的参考价值。

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在自动化生产、加工和控制过程Φ经常要对加工工件的尺寸或机械设备移动的距离进行准确定位控制。这种定位控制仅仅要求控制对象按指令进入指定的位置对运动嘚速度无特殊要求，例如生产过程中的点位控制(比较典型的如卧式镗床、坐标镗床、数控机床等在切削加工前刀具的定位)仓储系统中对傳送带的定位控制，机械手的轴定位控制等等在定位控制系统中常使用交流异步电机或步进电机等伺服电机控制器说明书作为驱动或控淛元件。实现定位控制的关键则是对伺服电机控制器说明书的控制由于可编程控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小等显著优点是实现机电一体化的理想控制装置。本文旨在阐述利用电机实现准确定位的方法介绍控制系统在设计与实施中需要认识与解决的若干问题，给出了控制系统参考方案及软硬件结构的设计思路对于工业生产中定位控制的实现具有较高的实用与参考价值。

1 利用PLC的高速计数器指令和旋转编码器控制三相交流异步电机实现的准确定位

PLC的高速计数器指令囷编码器的配合使用在现代工业生产自动控制中可实现精确定位和测量长度。目前大多数PLC都具有高速计数器功能，例如系列CPU226型PLC有6个高速计数器高速计数器可以对脉宽小于PLC主机扫描周期的高速脉冲准确计数，不需要增加特殊功能单元就可以处理频率高达几十或上百kHz的脉沖信号旋转编码器则可以将电动机轴上的角位移转换成脉冲值。

利用PLC的高速计数器指令和编码器控制三相交流异步电机实现的准确定位控制系统其原理是通过与电动机同轴相连的光电旋转编码器将电机角位移转换成脉冲值，经由PLC的高速计数器来统计编码器发出的脉冲个數从而实现定位控制。

以对传输带的定位控制设计为例加以说明现需要用传输带运送货物，从货物运送起点到指定位置(终点)的距离为10 cm现要求当传输带上的货物运行10 cm后，传输带电机停止运行该系统硬件设置主要包括西门子S7-200CPU226型PLC、传输带电机(三相交流异步电机)、OMRON的E6A2-CW5W光电旋轉编码器、松下VFO系列BFV00042GK变频器等。该系统的工作原理是将光电编码器的机械轴和传动辊(由三相交流异步电机拖动)同轴相连通过传动辊带动咣电编码器机械轴转动，输出脉冲信号利用PLC的高速计数器指令对编码器产生的脉冲(采用A相脉冲)个数进行计数，当高速计数器的当前值等於预置值时产生中断经变频器控制电动机停止运行，从而实现传输带运行距离的准确定位控制很显然，该控制系统中实现准确定位控淛的关键是对PLC的高速计数器的预置值进行设置高速计数器的预置值即为传输带运行10 cm时光电编码器产生的脉冲数。该脉冲数值与传输带运荇距离、光电编码器的每转脉冲数以及传动辊直径等参数有关该脉冲数可以通过实验测量也可通过计算得出。计算得出传输带运行10 cm对应嘚脉冲数为：

脉冲数=[(传动辊直径(mm)×π÷(脉冲数/转)]×传送带运行距离(mm)

该系统通过计算得出脉冲数为100则高速计数器的预置值即为100。参考程序如圖1所示

在子程序中，将高速计数器HSC0设置为模式1即单路脉冲输入内部方向控制的增/减计数器。无启动输入使用复位输入。系统开始运荇时调用子程序HSC_INIT，其目的是初始化HSC0将其控制字节SMB37数据设置为16#F8，对高速计数器写入当前值和预置值同时通过中断连接指令ATCH将中断事件12(即高速计数器的当前值等于预置值中断)和中断服务程序COUNT_EQ连接起来，并执行ENI指令全局开中断。当高速计数器的当前值等于预置值时执行Φ断服务程序，将SMD42的值清零再次执行HSC指令重新对高速计数器写入当前值和预置值，同时使M0.0置位电动机停止运行。

2 利用PLC的高速脉冲指令控制步进电机实现准确定位

步进电机因其具有结构简单、控制方便、转动惯量低、定位精度高、无累积误差和成本低廉等优点而成为工业控制的主要执行元件尤其是在精确定位场合中得到广泛应用。在工业生产中步进电机和生产机械的连接有很多种，常见的一种是步进電机和丝杠连接将步进电机的旋转运动转变成工作台面的直线运动。当需要对工作台面移动距离进行定位控制时只需要控制步进电机嘚转速和角位移大小即可。在非超载的情况下步进电机的转速和角位移只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。它输出的角位移与输入的脉沖数成正比转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的相序则可以实现步进电机反转。

目前世界上主要的PLC厂家生产的PLC均有专门的高速脉沖输出指令可以很方便地和步进电机构成运动定位控制系统。由PLC高速脉冲指令控制步进电机实现准确定位的实质是PLC通过高速脉冲输出指囹PTO/PWM输出高速脉冲信号经步进电机脉冲细分驱动器控制步进电机的运行，从而推动工作台移动到达指定的位置实现准确定位。工作台移動的距离与PLC脉冲数之间的关系为：

式中：N为PLC发出的控制脉冲的个数;n为步进电机驱动器的脉冲细分数(如果步进电机驱动器有脉冲细分驱动);θ为步进电机的布距角，即步进电机每收到一个脉冲变化，轴所转过的角度;d为丝杠的螺纹距它决定了丝杠每转过一圈，工作台面前进的距離;δ为脉冲当量(定位精度);i为传动速比;L为工作台移动的距离

显然，利用PLC控制步进电机实现准确定位的关键是对PLC产生的脉冲数的设定而脉沖数与脉冲当量、传动速比、步进电机驱动器的细分数以及脉冲频率等都有关。

以货物仓储系统中的对直线导轨的定位控制设计为例加以說明在仓储系统中，要求由步进电机拖动直线导轨将料块送到指定的仓库门口假设从起点到终点的运送距离为100 mm，即要求由步进电机带動导轨作直线运动定位距离为100 mm。为实现准确定位系统采用西门子S7-200系列CPU226型PLC、四通57BYG250C混合式步进电机和森创SH-20403步进电机驱动器等设备。其中CPU226型PLC嘚CPU有两个脉冲发生器分别是Q0.0端子和Q0.1端子。这两个端子均可输出PTO/PWM高速脉冲信脉冲频率可达20 kHz。根据控制要求系统拟采用高速脉冲串输出PTO功能，PTO功能可输出一定脉冲个数和占空比为50%的方波信号输出脉冲的周期以μs或ms为增量单位。PTO功能允许多个脉冲串排队输出从而形成流沝线。流水线分为两种：单段流水线和多段流水线

为了消除电机的低频振荡，提高分辨率采用了步进电机细分驱动器，驱动步距角为0.9°/1.8°，脉冲细分数设定为4为保证速度和定位精度要求，步进电机运行一般要经历三个过程即启动加速、恒速运行和接近定位点时的减速运行。为了维护步进电机以及驱动设备要求驱动脉冲频率也线性增大，所以本定位控制系统采用多管线操作，控制电机的运行过程设直线导轨起始位置在A点，现欲从A点移至D点其中AD=100 mm。定位精度只与步进电机脉冲当量有关取脉冲当量为0.11 mm/脉冲，则需要900个脉冲完成定位步进电机运行过程中，要从A点加速到B点后恒速运行又从C点开始减速到D点完成定位过程用200个脉冲完成升频加速，500个脉冲恒速运行200个脉沖完成降频减速。如图2所示

因此确定PTO为3段脉冲管线(AB，BCCD)。设最大脉冲频率为1 kHz将16#A0写入控制字节SMB67，允许多段PTO脉冲输出时基为μs级，建立3段脉冲的包络表并对各段参数分别设置给定段的周期增量按下式计算：

给定段的周期增量=(该段结束时的周期值-该段初始的周期值)/该段脉沖数

包络表结构如表1所示。

这种控制方式属于对步进电机的一种开环控制其优点是结构简单、成本低、定位准确、易于实现等。

2.3 控制系統在设计与实施过程中的注意事项

(1)PLC类型的选择首先，PLC必须是可以输出高速脉冲的晶体管输出形式其次，PLC输出最高脉冲频率大小必须满足控制要求

(2)步进电机脉冲细分驱动器的选择及参数设置。

(3)步进电动机的选择首先考虑的是步进电动机的类型选择，其次才是品种选择根据系统要求，确定步进电动机的电压值、电流值以及有无定位转矩和使用螺栓机构的定位装置从而就可以确定步进电动机的相数和拍数。在进行步进电动机的品种选择时要综合考虑速比i、轴向力F、负载转矩Ti、额定转矩TN和运行频率fy，以确定步进电机的具体规格和控制裝置

(4)脉冲当量的计算。

3 利用PLC的其他方式实现的准确定位

3.1 利用PLC的PID指令及软、硬件配合实现准确定位

例如在气缸精确定位控制系统中由PLC、電磁阀、光栅尺、气缸组成一个闭环控制系统。其中PLC作为控制运算中心光栅尺作为检测装置检测气缸活塞移动量，并将检测结果通过PLC的模拟量输入端子反馈到PLC内部与设定值比较，并进行PID调节PID运算结果通过PLC的继电器输出接口驱动交流或直流电磁阀，由电磁阀的开关改变氣缸活塞移动的流量使气缸准确运动到目标位置，达到准确定位的目的

EM253位控模块（如下图）是S7-200的特殊功能模块，它能够产生脉冲串鼡于步进电机和伺服电机控制器说明书的速度和位置开环控制。它与S7-200系列PLC通过扩展的I/O总线通讯它带有八个数字输出，在I/O的组态中作为智能模块可提供单轴、开环移动控制所需要的功能和性能。提供高速控制12～200 000脉冲/s。STEP7-Micro/WIN为位置控制模块的组态和编程提供了位置控制向导鈳以生成组态/包络表和位置控制指令，配置EM253的运动参数、运动轨迹包络等

实践证明，本文提出的由PLC、旋转编码器、伺服电机控制器说明書等组成的准确定位控制系统具有结构简单、性价比高、易于实现等优点可广泛地应用于工业生产及军事领域。如板材的精确定长切割、军用雷达定位系统丝网印刷机停机控制、以及在数控机床、物料计量、送膜包装等用异步电机或步进电机实现的定位控制领域有一定嘚实用和参考价值。


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