עיקרון בקרת נהג PLC ו-Stepper

עיקרון בקרת נהג PLC ו-Stepper

עקרון בקרה

מנועי צעד משמשים בדרך כלל לבקרת מיקום. ניתן לשלוט עליהם על ידי מספר הפולסים המופקים על ידי PLC כדי לקבוע את זווית הסיבוב (ובכך את המרחק), כאשר תדר הפולסים מווסת את מהירות המנוע. מערכות מנועי צעד הן פשוטות, חסכוניות וקלות לשליטה, מה שהופך אותן למתאימות ליישומים שבהם דיוק השליטה אינו קריטי במיוחד. עבור תרחישי בקרה עם דיוק גבוה, בדרך כלל נדרשות מערכות בקרת סרוו.

מערכת צעדים כוללת נהג צעד ומנוע צעד. מנוע הצעד מונע על ידי נהג הצעד, המשמש כמקור כוח. הנהג נשלט על ידי אותות דופק וכיוון חיצוניים (בדוגמה זו, פולסים מ-PLC של סימנס), ובכך מווסתים את זווית סיבוב המנוע ומהירותו.

הגדרות מפתח

1. נהג:המתווך בין ה-PLC למנוע הצעד. הוא מגביר את אותות הפולסים מה-PLC ומשדר אותם למנוע הצעד, מה שמאפשר למנוע לפעול לפי הפרמטרים שנקבעו על-ידי ה-PLC והדרייבר.

2. זווית צעד:הזווית שבה מסתובב מנוע הצעד עם כל דופק. זווית צעד נפוצה היא 1.8 מעלות, אשר בדרך כלל אינה ניתנת להתאמה.

דוגמה: כמה פולסים צריך ה-PLC להוציא כדי לסובב מנוע צעד עם זווית צעד של 1.8° דרך סיבוב אחד מלא (360°) ללא microstepping?

תשובה: 360° / X = 1.8° / 1 ⇒ X = 200 פולסים.

3. Microstepping:ביישומים מעשיים, זווית צעדים גדולה יכולה לגרום לרטט משמעותי ולהגדיל את שגיאות השליטה. Microstepping מחלק את זווית הצעד למקטעים קטנים יותר באמצעות מתגי ה-DIP של הנהג, וכתוצאה מכך פעולת מנוע חלקה יותר.

דוגמה: אם זווית הצעד היא 1.8° וה-microstepping מוגדר ל-10, כמה פולסים נדרשים כדי שהמנוע ישלים סיבוב שלם אחד?

תשובה: 360° / X = (1.8° / 10) / 1 ⇒ X = 2000 פולסים.

סיכום: זווית צעד גדולה יותר דורשת פחות פולסים, בעוד שזווית צעד קטנה יותר דורשת יותר פולסים.

חומרת מערכת צעדים (באמצעות מנוע צעדים של Phidgets כדוגמה)

1. נהג סטפר

פולס + בקרת כיוון: כאשר נוצר דופק ב-PUL, המנוע מסתובב, כשהכיוון נקבע על ידי DIR.

דופק קדימה + בקרת דופק לאחור: פעימות ב-PUL גורמות למנוע להסתובב קדימה, בעוד שפולסים ב-DIR גורמים לו להסתובב לאחור. PUL ו-DIR לא אמורים ליצור פולסים בו זמנית.

2. מנוע צעד

כאשר מחליפים את פיתולי הפאזה A ו-B, המנוע מסתובב בכיוון ההפוך.

מתח האות של מנוע הצעד הוא 5 וולט, בעוד שה-PLC של סימנס פועל ב-24 וולט. יש לחבר נגד 1.2 K, 1/4 W בטור בעת החיבור לדרייבר, כפי שמוצג בחלק האדום של התרשים.

סימנס PLC (CPU222) תומך בשני סוגים של יציאות דופק במהירות גבוהה:

PTO (תפוקת רכבת דופק): 50% מחזור עבודה.

PWM (Pulse - Width Modulation) : מחזור עבודה מתכוונן.

ניתן להשתמש ביציאות הדופק במהירות גבוהה אלה כדי לשלוט על נהג הצעד ועל התנועה והמהירות של ציוד ספציפי.