Besturingsprincipe van PLC en stappenmotor
Besturingsprincipe van PLC en stappenmotor
Controleprincipe
Stappenmotoren worden vaak gebruikt voor positioneringscontrole. Ze kunnen worden bestuurd door het aantal pulsen dat door een PLC wordt afgegeven om de rotatiehoek (en dus de afstand) te bepalen, waarbij de pulsfrequentie de snelheid van de motor regelt. Stappenmotorsystemen zijn eenvoudig, kosteneffectief en gemakkelijk te controleren, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen waarbij de regelprecisie niet extreem kritisch is. Voor besturingsscenario's met hoge precisie zijn doorgaans servobesturingssystemen vereist.
Een stappensysteem bestaat uit een stappenmotor en een stappenmotor. De stappenmotor wordt aangedreven door de stappenmotor, die als stroombron fungeert. De driver wordt bestuurd door externe puls- en richtingssignalen (in dit voorbeeld pulsen van een Siemens PLC), waardoor de rotatiehoek en snelheid van de motor worden geregeld.
Sleuteldefinities
1. Bestuurder:De tussenpersoon tussen de PLC en de stappenmotor. Het versterkt de pulssignalen van de PLC en verzendt deze naar de stappenmotor, waardoor de motor kan werken volgens de parameters die zijn ingesteld door de PLC en de driver.
2. Staphoek:De hoek waarmee de stappenmotor bij elke puls draait. Een gebruikelijke staphoek is 1,8°, die doorgaans niet instelbaar is.
Voorbeeld: Hoeveel pulsen heeft de PLC nodig om een stappenmotor met een staphoek van 1,8° over één volledige omwenteling (360°) te laten draaien zonder microstappen?
Antwoord: 360° / X = 1,8° / 1 ⇒ X = 200 pulsen.
3. Microstappen:In praktische toepassingen kan een grote staphoek aanzienlijke trillingen veroorzaken en de regelfouten vergroten. Microstepping verdeelt de staphoek in kleinere segmenten met behulp van de DIP-schakelaars van de bestuurder, wat resulteert in een soepelere werking van de motor.
Voorbeeld: Als de staphoek 1,8° is en microstepping is ingesteld op 10, hoeveel pulsen zijn er dan nodig voordat de motor een volledige omwenteling kan voltooien?
Antwoord: 360° / X = (1,8° / 10) / 1 ⇒ X = 2000 pulsen.
Samenvatting: Een grotere staphoek vereist minder pulsen, terwijl een kleinere staphoek meer pulsen vereist.
Hardware stappensysteem (met Phidgets-stappenmotor als voorbeeld)
1. Stappenmotor
Puls- en richtingsregeling: Wanneer er een puls wordt gegenereerd op PUL, draait de motor, waarbij de richting wordt bepaald door DIR.
Voorwaartse puls + achterwaartse pulsregeling: Pulsen bij PUL zorgen ervoor dat de motor vooruit draait, terwijl pulsen bij DIR hem achteruit laten draaien. PUL en DIR mogen niet tegelijkertijd pulsen genereren.
2. Stappenmotor
Wanneer de A- en B-fasewikkelingen worden verwisseld, draait de motor in de tegenovergestelde richting.
De signaalspanning van de stappenmotor is 5 V, terwijl de Siemens PLC op 24 V werkt. Bij aansluiting op de driver moet een weerstand van 1,2 K, 1/4 W in serie worden geschakeld, zoals weergegeven in het rode deel van het diagram.
De Siemens PLC (CPU222) ondersteunt twee soorten snelle pulsuitgangen:
PTO (Pulse Train Output): 50% inschakelduur.
PWM (Pulse - Breedtemodulatie): Instelbare werkcyclus.
Deze snelle pulsuitgangen kunnen worden gebruikt om de stappenmotor en de beweging en snelheid van specifieke apparatuur te regelen.