PLC- ja Stepper-ohjaimen ohjausperiaate
PLC- ja Stepper-ohjaimen ohjausperiaate
Valvontaperiaate
Asemointiohjaukseen käytetään yleisesti askelmoottoreita. Niitä voidaan ohjata PLC:n antamien pulssien lukumäärällä pyörimiskulman (ja siten etäisyyden) määrittämiseksi, ja pulssitaajuus säätelee moottorin nopeutta. Askelmoottorijärjestelmät ovat yksinkertaisia, kustannustehokkaita ja helposti ohjattavia, joten ne sopivat sovelluksiin, joissa ohjauksen tarkkuus ei ole erityisen kriittinen. Erittäin tarkkoja ohjausskenaarioita varten tarvitaan tyypillisesti servoohjausjärjestelmiä.
Askeljärjestelmä käsittää askelohjaimen ja askelmoottorin. Askelmoottoria ohjaa askelohjain, joka toimii virtalähteenä. Kuljettajaa ohjataan ulkoisilla pulssi- ja suuntasignaaleilla (tässä esimerkissä Siemens PLC:n pulsseilla), mikä säätelee moottorin pyörimiskulmaa ja nopeutta.
Tärkeimmät määritelmät
1. Kuljettaja:Välimies PLC:n ja askelmoottorin välillä. Se vahvistaa PLC:stä tulevat pulssisignaalit ja lähettää ne askelmoottorille, jolloin moottori voi toimia PLC:n ja ohjaimen asettamien parametrien mukaisesti.
2. Askelkulma:Kulma, jonka verran askelmoottori pyörii jokaisella pulssilla. Yleinen askelkulma on 1,8°, jota ei yleensä voi säätää.
Esimerkki: Kuinka monta pulssia PLC:n pitää tuottaa pyörittääkseen askelmoottoria, jonka askelkulma on 1,8° yhden täyden kierroksen (360°) läpi ilman mikroaskelmaa?
Vastaus: 360° / X = 1,8° / 1 ⇒ X = 200 pulssia.
3. Mikroaskelointi:Käytännön sovelluksissa suuri askelkulma voi aiheuttaa merkittävää tärinää ja lisätä ohjausvirheitä. Microstepping jakaa askelkulman pienempiin segmentteihin käyttämällä kuljettajan DIP-kytkimiä, mikä johtaa tasaisempaan moottorin toimintaan.
Esimerkki: Jos askelkulma on 1,8° ja mikroaskelu on asetettu arvoon 10, kuinka monta pulssia tarvitaan, jotta moottori suorittaa yhden täyden kierroksen?
Vastaus: 360° / X = (1,8° / 10) / 1 ⇒ X = 2000 pulssia.
Yhteenveto: Suurempi askelkulma vaatii vähemmän pulsseja, kun taas pienempi askelkulma vaatii enemmän pulsseja.
Stepper System Hardware (käyttäen Phidgets Stepper Motor esimerkkinä)
1. Stepper Driver
Pulssi + suunnan ohjaus: Kun pulssi tuotetaan PUL:ssa, moottori pyörii DIR:n määräämässä suunnassa.
Eteenpäin pulssi + taaksepäin pulssiohjaus: PUL-pulssit saavat moottorin pyörimään eteenpäin, kun taas DIR-pulssit kääntävät sen taaksepäin. PUL ja DIR eivät saa tuottaa pulsseja samanaikaisesti.
2. Askelmoottori
Kun A- ja B-vaihekäämit vaihdetaan, moottori pyörii vastakkaiseen suuntaan.
Askelmoottorin signaalijännite on 5 V, kun taas Siemens PLC toimii 24 V:lla. 1,2 K, 1/4 W vastus on kytkettävä sarjaan ohjaimeen kytkettäessä, kuten kaavion punaisessa osassa näkyy.
Siemens PLC (CPU222) tukee kahta tyyppiä nopeaa pulssilähtöä:
PTO (Pulse Train Output): 50 % käyttösuhde.
PWM (Pulse - Width Modulation) : Säädettävä käyttösuhde.
Näitä nopeita pulssilähtöjä voidaan käyttää askelohjaimen ohjaamiseen sekä tiettyjen laitteiden liikettä ja nopeutta.