PLC ir Stepper tvarkyklės valdymo principas
PLC ir Stepper tvarkyklės valdymo principas
Kontrolės principas
Padėties valdymui dažniausiai naudojami žingsniniai varikliai. Juos galima valdyti pagal PLC išvestų impulsų skaičių, kad būtų galima nustatyti sukimosi kampą (taigi ir atstumą), o impulsų dažnis reguliuoja variklio greitį. Žingsninių variklių sistemos yra paprastos, ekonomiškos ir lengvai valdomos, todėl tinkamos naudoti, kai valdymo tikslumas nėra itin svarbus. Didelio tikslumo valdymo scenarijuose paprastai reikalingos servo valdymo sistemos.
Žingsninę sistemą sudaro žingsninis vairuotojas ir žingsninis variklis. Žingsninį variklį varo žingsninė pavara, kuri veikia kaip energijos šaltinis. Vairuotoją valdo išoriniai impulsų ir krypties signalai (šiame pavyzdyje impulsai iš Siemens PLC), taip reguliuojant variklio sukimosi kampą ir greitį.
Pagrindiniai apibrėžimai
1. Vairuotojas:Tarpininkas tarp PLC ir žingsninio variklio. Jis sustiprina impulsinius signalus iš PLC ir perduoda juos žingsniniam varikliui, todėl variklis gali veikti pagal PLC ir tvarkyklės nustatytus parametrus.
2. Žingsnio kampas:Kampas, kuriuo žingsninis variklis sukasi su kiekvienu impulsu. Įprastas žingsnio kampas yra 1,8°, kuris paprastai nėra reguliuojamas.
Pavyzdys: kiek impulsų turi išvesti PLC, kad pasuktų žingsninį variklį, kurio žingsnio kampas yra 1,8° per vieną pilną apsisukimą (360°) be mikropakopų?
Atsakymas: 360° / X = 1,8° / 1 ⇒ X = 200 impulsų.
3. Mikropakopa:Praktikoje didelis žingsnio kampas gali sukelti didelę vibraciją ir padidinti valdymo klaidas. „Microstepping“ padalija žingsnio kampą į mažesnius segmentus naudodama vairuotojo DIP jungiklius, todėl variklis veikia sklandžiau.
Pavyzdys: jei žingsnio kampas yra 1,8°, o mikropakopa nustatyta į 10, kiek impulsų reikia, kad variklis atliktų vieną pilną apsisukimą?
Atsakymas: 360° / X = (1,8° / 10) / 1 ⇒ X = 2000 impulsų.
Santrauka: didesniam žingsnio kampui reikia mažiau impulsų, o mažesniam žingsnio kampui reikia daugiau impulsų.
Stepper sistemos aparatinė įranga (pavyzdžiui naudojant Phidgets Stepper variklį)
1. Stepper Driver
Impulsas + krypties valdymas: kai impulsas generuojamas naudojant PUL, variklis sukasi kryptimi, kurią nustato DIR.
Impulsas į priekį + atgalinis impulsų valdymas: impulsai esant PUL varikliui sukasi į priekį, o impulsai DIR – atgal. PUL ir DIR neturėtų generuoti impulsų vienu metu.
2. Žingsninis variklis
Sukeitus A ir B fazių apvijas, variklis sukasi priešinga kryptimi.
Žingsninio variklio signalo įtampa yra 5 V, o Siemens PLC veikia esant 24 V. Jungiant prie tvarkyklės nuosekliai reikia jungti 1,2 K, 1/4 W rezistorių, kaip parodyta raudonoje diagramos dalyje.
Siemens PLC (CPU222) palaiko dviejų tipų didelės spartos impulsinius išėjimus:
PTO (impulsinio traukinio išvestis): 50 % darbo ciklas.
PWM (impulso – pločio moduliacija): reguliuojamas darbo ciklas.
Šios didelės spartos impulsų išvestys gali būti naudojamos valdant žingsninį vairuotoją ir konkrečios įrangos judėjimą bei greitį.