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运动控制功能原理解析

【摘要】:S7-1200 PLC提供了运行中修改速度和位置的功能,可以使运动系统在停止的情况下,实时改变目标速度与位置。可以看出,S7-1200运动控制功能的实现包含以下4部分:图9-27 运动控制功能原理示意图①相关执行设备。执行设备主要包括伺服驱动器和伺服电动机,CPU通过硬件输出,给出脉冲与方向信号,用于控制执行设备的运转。在“脉冲选项”中,脉冲发生器有两种类型:PTO与PWM,使用运动控制功能时需要选择PTO方式。

S7-1200 PLC输出脉冲和方向信号至Servo Drive(伺服驱动器),伺服驱动器再将从CPU输入的给定值经过处理后输出到伺服电动机,控制伺服电动机加速/减速和移动到指定位置,如图9-26所示。伺服电动机的编码器信号输入到伺服驱动器形成闭环控制,用于计算速度与当前位置,而S7-1200内部的高速计数器则测量CPU上的脉冲输出,计算速度与位置,但此数值并非电机编码器所反馈的实际速度与位置。S7-1200 PLC提供了运行中修改速度和位置的功能,可以使运动系统在停止的情况下,实时改变目标速度与位置。

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图9-26 S7-1200运动控制示意图

运动控制功能原理示意图如图9-27所示。可以看出,S7-1200运动控制功能的实现包含以下4部分:

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图9-27 运动控制功能原理示意图

①相关执行设备。

②CPU硬件输出。

③定义工艺对象“轴”。

④程序中的控制指令块。

执行设备主要包括伺服驱动器和伺服电动机,CPU通过硬件输出,给出脉冲与方向信号,用于控制执行设备的运转。

CPU通过集成或信号板上硬件输出点,输出一串占空比为50%的脉冲串(PTO),CPU通过改变脉冲串的频率以达到加速/减速的目的。

集成点输出的最高频率为100 kHz,信号板输出的最高频率为20 kHz,CPU在使能PTO功能时将占用集成点Qa.0,Qa.2或信号板的Qa4.0作为脉冲输出点,Qa.1、Qa.3和Q4.1作为方向信号输出点,虽然使用了过程映像区的地址,但这些点会被PTO功能独立使用,不会受扫描周期的影响,其作为普通输出点的功能将被禁止。

下面介绍硬件输出的组态

在项目视图中打开设备配置,选中CPU,在“属性”对话框的“脉冲发生器(PTO/PWM)”项中,选择高速计数器HSC1,如图9-28所示,勾选“允许使用该脉冲发生器”项。在“脉冲选项”中,脉冲发生器有两种类型:PTO与PWM,使用运动控制功能时需要选择PTO方式。输出IO地址和硬件识别符为系统默认。

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图9-28 激活脉冲发生器功能