Αρχή ελέγχου PLC και Stepper Driver
Αρχή ελέγχου PLC και Stepper Driver
Αρχή Ελέγχου
Οι βηματικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται συνήθως για τον έλεγχο θέσης. Μπορούν να ελεγχθούν από τον αριθμό των παλμών που εξάγονται από ένα PLC για να προσδιοριστεί η γωνία περιστροφής (και επομένως η απόσταση), με τη συχνότητα παλμού να ρυθμίζει την ταχύτητα του κινητήρα. Τα συστήματα βηματικού κινητήρα είναι απλά, οικονομικά αποδοτικά και εύκολα στον έλεγχο, καθιστώντας τα κατάλληλα για εφαρμογές όπου η ακρίβεια ελέγχου δεν είναι εξαιρετικά σημαντική. Για σενάρια ελέγχου υψηλής ακρίβειας, απαιτούνται συνήθως συστήματα σερβοελέγχου.
Ένα βηματικό σύστημα περιλαμβάνει έναν βηματικό οδηγό και έναν βηματικό κινητήρα. Ο βηματικός κινητήρας κινείται από τον βηματικό οδηγό, ο οποίος λειτουργεί ως πηγή ισχύος. Ο οδηγός ελέγχεται από εξωτερικά σήματα παλμών και κατεύθυνσης (σε αυτό το παράδειγμα, παλμούς από PLC Siemens), ρυθμίζοντας έτσι τη γωνία περιστροφής και την ταχύτητα του κινητήρα.
Βασικοί ορισμοί
1. Οδηγός:Ο ενδιάμεσος μεταξύ του PLC και του βηματικού κινητήρα. Ενισχύει τα παλμικά σήματα από το PLC και τα μεταδίδει στον βηματικό κινητήρα, επιτρέποντας στον κινητήρα να λειτουργεί σύμφωνα με τις παραμέτρους που ορίζονται από το PLC και τον οδηγό.
2. Γωνία βήματος:Η γωνία με την οποία ο βηματικός κινητήρας περιστρέφεται με κάθε παλμό. Μια κοινή γωνία βήματος είναι 1,8°, η οποία συνήθως δεν είναι ρυθμιζόμενη.
Παράδειγμα: Πόσους παλμούς χρειάζεται να δώσει το PLC για να περιστρέψει έναν βηματικό κινητήρα με γωνία βήματος 1,8° σε μία πλήρη περιστροφή (360°) χωρίς μικροβήματα;
Απάντηση: 360° / X = 1,8° / 1 ⇒ X = 200 παλμοί.
3. Microstepping:Σε πρακτικές εφαρμογές, μια μεγάλη γωνία βήματος μπορεί να προκαλέσει σημαντικούς κραδασμούς και να αυξήσει τα σφάλματα ελέγχου. Το Microstepping διαιρεί τη γωνία βήματος σε μικρότερα τμήματα χρησιμοποιώντας τους διακόπτες DIP του οδηγού, με αποτέλεσμα την ομαλή λειτουργία του κινητήρα.
Παράδειγμα: Εάν η γωνία βήματος είναι 1,8° και το microstepping έχει οριστεί στο 10, πόσοι παλμοί απαιτούνται για να ολοκληρώσει ο κινητήρας μια πλήρη περιστροφή;
Απάντηση: 360° / X = (1,8° / 10) / 1 ⇒ X = 2000 παλμοί.
Περίληψη: Μια μεγαλύτερη γωνία βήματος απαιτεί λιγότερους παλμούς, ενώ μια μικρότερη γωνία βήματος απαιτεί περισσότερους παλμούς.
Υλικό συστήματος Stepper (Χρησιμοποιώντας το Phidgets Stepper Motor ως παράδειγμα)
1. Stepper Driver
Έλεγχος παλμού + κατεύθυνσης: Όταν δημιουργείται παλμός στο PUL, ο κινητήρας περιστρέφεται, με την κατεύθυνση που καθορίζεται από το DIR.
Εμπρόσθιος Παλμός + Έλεγχος Αντίστροφου Παλμού: Οι παλμοί στο PUL κάνουν τον κινητήρα να περιστρέφεται προς τα εμπρός, ενώ οι παλμοί στο DIR τον κάνουν να περιστρέφεται αντίστροφα. Το PUL και το DIR δεν πρέπει να παράγουν παλμούς ταυτόχρονα.
2. Βηματικός κινητήρας
Όταν οι περιελίξεις φάσης Α και Β εναλλάσσονται, ο κινητήρας περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Η τάση σήματος του βηματικού κινητήρα είναι 5 V, ενώ το Siemens PLC λειτουργεί στα 24 V. Μια αντίσταση 1,2 K, 1/4 W πρέπει να συνδεθεί σε σειρά κατά τη σύνδεση στον οδηγό, όπως φαίνεται στο κόκκινο μέρος του διαγράμματος.
Το Siemens PLC (CPU222) υποστηρίζει δύο τύπους εξόδων παλμών υψηλής ταχύτητας:
PTO (Pulse Train Output) : 50% κύκλος λειτουργίας.
PWM (Pulse - Width Modulation) : Ρυθμιζόμενος κύκλος λειτουργίας.
Αυτές οι έξοδοι παλμών υψηλής ταχύτητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο του stepper driver και της κίνησης και της ταχύτητας συγκεκριμένου εξοπλισμού.