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光栅尺在PLC中经典应用案例

文章出处:作者:人气:发表时间:2019-5-31 11:59:14

在一般的应用场合下,伺服电机已经可以达到很高的定位精度,但是在一些特殊情况下,例如机械传动精度差,或者结构安装偏差较大的情况下,会导致执行机构的实际定位精度达不到伺服电机的理论精度。在这种情况下,增加光栅尺与伺服电机构成全闭环系统,是一个非常简便与极具性价比的改进方案。

【项目描述】

PLC通过脉冲控制伺服点击进行定位,伺服电机外接光栅尺作为反馈信号,接入伺服电机驱动器的CN5端口,组成全闭环系统,进行精确定位。



【硬件方案】

  1. PLC:s7-200 SMART

  2. 伺服电机驱动器:ASD-A2系列

  3. 光栅尺:AB相5V差分信号光栅尺,4倍频后分辨率为0.005mm/pulse

【全闭环控制架构】



伺服电机按照常规的方式连接好后,将光栅尺信号接入驱动器的CN5端口。注意,此处光栅尺信号需要选择5V差分信号类型,驱动器CN5接线定义如下图:

接线很简单,将光栅尺对应的A+、A-、B+、B-、Z+、Z-及5V和GND线接入CN5口对应管脚即可。


【驱动器参数设置】

线路接好后,需要对驱动器参数进行设置,才可使伺服电机工作在全闭环模式下,请按照如下步骤设置参数。


下面详细讲解一下参数如何设定:

1.全闭环功能参数,P1-74;


P1-74是设定全闭环控制功能的参数,有效控制位位4位,从右向左依次为第1~4位。


第1位:该位控制的是驱动器是否使用全闭环功能,具体参数释义如下图;

我们要使用全闭环功能,所以这一位设置为1。


第2位:CN5端口信号来源选择,具体参数释义如下;

我们将光栅尺的信号接入了驱动器CN5口作为全闭环反馈信号的来源,所以这一位设置为1。


第3位:光栅尺A/B相相位选择,具体参数释义如下;

根据光栅尺安装的情况及机构的运行方式,光栅尺反馈信号可能是A超前B也可能是B超前A,该参数需要根据实际安装情况设定。此处假设为0;


第4位:此位为光栅尺反馈信号滤波功能设置,此处设置为0.
根据上述的参数分析,我们把P1-74参数设置为:00011


2.光栅尺分辨率参数,P1-72


此参数表示当电机转一圈时,光栅尺返回的脉冲数(4倍频后)是多少,单位是pulse/转。在此案例中,我们的丝杆导程选择的为10mm。也就是说,伺服电机转一圈时,丝杆行走距离为10mm。而我们选用的光栅尺分辨率为0.005mm/pulse,所以当丝杆行走10mm时,光栅尺返回脉冲数为(10÷0.005)=2000,即电机转一圈,光栅尺返回脉冲数为2000个,所以P1-72设置为2000


3.电子齿轮比设定,P1-44,P1-45

电子尺齿轮比的定义如下图所示:


其中,f1为上位机发出的脉冲指令,f2为作用到伺服电机上的脉冲指令,N代表P1-44,M代表P1-45。


以转1圈为例,假如我们希望伺服电机的行走精度为0.01mm/pulse,由于丝杆导程为10mm,所以电机转一圈,上位机应该发出(10÷0.01)=1000个脉冲,即f1=1000。

由于电机只转一圈,所以f2=光栅尺分辨率=2000。

f2/f1=N/M=P1-44/P1-45=2/1所以P1-44设置为2,P1-45设置为1。

至此,一个基于台达ASD-A2系列伺服电机的基础全闭环系统搭建已经完成,上位机通过脉冲控制伺服电机可以得到更高的控制精度了。

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