Принцип управления ПЛК и шаговым драйвером
Принцип управления ПЛК и шаговым драйвером
Принцип управления
Шаговые двигатели обычно используются для управления позиционированием. Ими можно управлять по количеству импульсов, выдаваемых ПЛК, для определения угла поворота (и, следовательно, расстояния), при этом частота импульсов регулирует скорость двигателя. Системы шаговых двигателей просты, экономичны и удобны в управлении, что делает их пригодными для применений, где точность управления не является критически важной. Для сценариев высокоточного управления обычно требуются системы сервоуправления.
Шаговая система состоит из шагового привода и шагового двигателя. Шаговый двигатель приводится в движение шаговым драйвером, который действует как источник питания. Драйвер управляется внешними импульсными сигналами и сигналами направления (в данном примере импульсами от ПЛК Siemens), тем самым регулируя угол и скорость вращения двигателя.
Ключевые определения
1. Водитель:Посредник между ПЛК и шаговым двигателем. Он усиливает импульсные сигналы от ПЛК и передает их на шаговый двигатель, позволяя двигателю работать в соответствии с параметрами, заданными ПЛК и драйвером.
2. Угол шага:Угол, на который шаговый двигатель вращается с каждым импульсом. Обычный угол шага составляет 1,8°, который обычно не регулируется.
Пример: сколько импульсов необходимо выдать ПЛК, чтобы повернуть шаговый двигатель с углом шага 1,8° на один полный оборот (360°) без микрошагового режима?
Ответ: 360°/X = 1,8°/1 ⇒ X = 200 импульсов.
3. Микрошаг:В практических приложениях большой угол шага может вызвать значительную вибрацию и увеличить ошибки управления. Микрошаговый режим делит угол шага на более мелкие сегменты с помощью DIP-переключателей драйвера, что приводит к более плавной работе двигателя.
Пример: если угол шага составляет 1,8°, а микрошаг установлен на 10, сколько импульсов потребуется двигателю, чтобы совершить один полный оборот?
Ответ: 360°/Х = (1,8°/10)/1 ⇒ Х = 2000 импульсов.
Резюме: Больший угол шага требует меньшего количества импульсов, тогда как меньший угол шага требует большего количества импульсов.
Аппаратное обеспечение шаговой системы (на примере шагового двигателя Phidgets)
1. Шаговый драйвер
Управление импульсом + направлением: Когда импульс генерируется на PUL, двигатель вращается в направлении, определяемом DIR.
Импульс вперед + импульс назад: импульсы на входе PUL заставляют двигатель вращаться вперед, а импульсы на входе DIR заставляют его вращаться назад. PUL и DIR не должны генерировать импульсы одновременно.
2. Шаговый двигатель
Когда обмотки фаз А и В меняются местами, двигатель вращается в противоположном направлении.
Напряжение сигнала шагового двигателя составляет 5 В, а ПЛК Siemens работает при 24 В. При подключении к драйверу последовательно необходимо подключить резистор 1,2 К, 1/4 Вт, как показано в красной части схемы.
ПЛК Siemens (CPU222) поддерживает два типа высокоскоростных импульсных выходов:
PTO (выход последовательности импульсов): рабочий цикл 50%.
ШИМ (широтно-импульсная модуляция): регулируемый рабочий цикл.
Эти высокоскоростные импульсные выходы можно использовать для управления шаговым двигателем, а также движением и скоростью конкретного оборудования.