Zasada sterowania PLC i sterownika krokowego
Zasada sterowania PLC i sterownika krokowego
Zasada kontroli
Silniki krokowe są powszechnie stosowane do sterowania pozycjonowaniem. Można je kontrolować za pomocą liczby impulsów wysyłanych przez sterownik PLC w celu określenia kąta obrotu (a tym samym odległości), przy czym częstotliwość impulsów reguluje prędkość silnika. Systemy silników krokowych są proste, ekonomiczne i łatwe w sterowaniu, dzięki czemu nadają się do zastosowań, w których precyzja sterowania nie jest niezwykle krytyczna. W scenariuszach sterowania o wysokiej precyzji zwykle wymagane są systemy sterowania serwo.
Układ krokowy składa się ze sterownika krokowego i silnika krokowego. Silnik krokowy napędzany jest przez sterownik krokowy, który pełni rolę źródła zasilania. Sterownik jest sterowany zewnętrznymi sygnałami impulsowymi i kierunkowymi (w tym przykładzie impulsami ze sterownika PLC firmy Siemens), regulując w ten sposób kąt obrotu i prędkość silnika.
Kluczowe definicje
1. Kierowca:Pośrednik pomiędzy sterownikiem PLC a silnikiem krokowym. Wzmacnia sygnały impulsowe ze sterownika PLC i przekazuje je do silnika krokowego, umożliwiając pracę silnika zgodnie z parametrami ustawionymi przez sterownik PLC i sterownik.
2. Kąt kroku:Kąt, o jaki silnik krokowy obraca się z każdym impulsem. Typowy kąt kroku wynosi 1,8° i zwykle nie można go regulować.
Przykład: Ile impulsów musi wyprowadzić sterownik PLC, aby obrócić silnik krokowy o kąt kroku 1,8° przez jeden pełny obrót (360°) bez mikrokroku?
Odpowiedź: 360° / X = 1,8° / 1 ⇒ X = 200 impulsów.
3. Mikrokrok:W praktycznych zastosowaniach duży kąt kroku może powodować znaczne wibracje i zwiększać błędy sterowania. Mikrokrok dzieli kąt kroku na mniejsze segmenty za pomocą przełączników DIP sterownika, co zapewnia płynniejszą pracę silnika.
Przykład: Jeśli kąt kroku wynosi 1,8°, a mikrokrok jest ustawiony na 10, ile impulsów potrzeba, aby silnik wykonał jeden pełny obrót?
Odpowiedź: 360° / X = (1,8° / 10) / 1 ⇒ X = 2000 impulsów.
Podsumowanie: Większy kąt kroku wymaga mniejszej liczby impulsów, natomiast mniejszy kąt kroku wymaga większej liczby impulsów.
Sprzęt systemu krokowego (na przykładzie silnika krokowego Phidgets)
1. Sterownik krokowy
Sterowanie impulsem + kierunkiem: Kiedy na PUL generowany jest impuls, silnik obraca się w kierunku określonym przez DIR.
Sterowanie impulsem do przodu + impulsem do tyłu: Impulsy na PUL powodują, że silnik obraca się do przodu, podczas gdy impulsy na DIR powodują obrót do tyłu. PUL i DIR nie powinny generować impulsów jednocześnie.
2. Silnik krokowy
Po zamianie uzwojeń faz A i B silnik obraca się w przeciwnym kierunku.
Napięcie sygnału silnika krokowego wynosi 5 V, natomiast sterownik PLC Siemens pracuje przy napięciu 24 V. Przy podłączaniu do sterownika należy podłączyć szeregowo rezystor 1,2 K, 1/4 W, jak pokazano na czerwonej części schematu.
Sterownik PLC Siemens (CPU222) obsługuje dwa typy szybkich wyjść impulsowych:
PTO (wyjście impulsowe): cykl pracy 50%.
PWM (modulacja szerokości impulsu): Regulowany cykl pracy.
Te szybkie wyjścia impulsowe można wykorzystać do sterowania sterownikiem krokowym oraz ruchem i prędkością określonego sprzętu.