หลักการควบคุม PLC และ Stepper Driver

หลักการควบคุม PLC และ Stepper Driver

หลักการควบคุม

สเต็ปเปอร์มอเตอร์มักใช้สำหรับการควบคุมตำแหน่ง สามารถควบคุมได้โดยจำนวนพัลส์เอาท์พุตโดย PLC เพื่อกำหนดมุมการหมุน (และระยะห่าง) โดยมีความถี่พัลส์ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ ระบบสเต็ปเปอร์มอเตอร์นั้นเรียบง่าย คุ้มค่า และควบคุมได้ง่าย ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ความแม่นยำในการควบคุมไม่สำคัญอย่างยิ่ง สำหรับสถานการณ์การควบคุมที่มีความแม่นยำสูง โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้ระบบควบคุมเซอร์โว

ระบบสเต็ปเปอร์ประกอบด้วยสเต็ปเปอร์ไดรเวอร์และสเต็ปเปอร์มอเตอร์ สเต็ปเปอร์มอเตอร์ขับเคลื่อนโดยสเต็ปเปอร์ไดรเวอร์ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน ไดรเวอร์ถูกควบคุมโดยสัญญาณพัลส์และทิศทางภายนอก (ในตัวอย่างนี้ เป็นพัลส์จาก Siemens PLC) ดังนั้นจะควบคุมมุมการหมุนและความเร็วของมอเตอร์

คำจำกัดความที่สำคัญ

1. คนขับ:ตัวกลางระหว่าง PLC และสเต็ปเปอร์มอเตอร์ โดยจะขยายสัญญาณพัลส์จาก PLC และส่งไปยังสเต็ปเปอร์มอเตอร์ ทำให้มอเตอร์ทำงานตามพารามิเตอร์ที่กำหนดโดย PLC และไดรเวอร์

2. มุมขั้นตอน:มุมที่สเต็ปเปอร์มอเตอร์หมุนตามแต่ละพัลส์ มุมขั้นทั่วไปคือ 1.8° ซึ่งโดยทั่วไปไม่สามารถปรับได้

ตัวอย่าง: PLC ต้องใช้เอาต์พุตกี่พัลส์เพื่อหมุนสเต็ปเปอร์มอเตอร์ด้วยมุมสเต็ป 1.8° ผ่านการหมุนเต็มรอบหนึ่งครั้ง (360°) โดยไม่ต้องใช้ไมโครสเต็ป

คำตอบ: 360° / X = 1.8° / 1 ⇒ X = 200 พัลส์

3. ไมโครสเต็ปปิ้ง:ในการใช้งานจริง มุมขั้นบันไดขนาดใหญ่อาจทำให้เกิดการสั่นอย่างมีนัยสำคัญและเพิ่มข้อผิดพลาดในการควบคุมได้ ไมโครสเต็ปปิ้งแบ่งมุมขั้นบันไดออกเป็นส่วนเล็กๆ โดยใช้สวิตช์ DIP ของไดรเวอร์ ส่งผลให้การทำงานของมอเตอร์ราบรื่นยิ่งขึ้น

ตัวอย่าง: ถ้ามุมขั้นเป็น 1.8° และไมโครสเต็ปปิ้งตั้งค่าไว้ที่ 10 มอเตอร์ต้องใช้พัลส์จำนวนเท่าใดจึงจะครบหนึ่งรอบ

คำตอบ: 360° / X = (1.8° / 10) / 1 ⇒ X = 2,000 พัลส์

สรุป: มุมขั้นที่ใหญ่ขึ้นต้องใช้พัลส์น้อยลง ในขณะที่มุมขั้นที่เล็กกว่าต้องใช้พัลส์มากขึ้น

ฮาร์ดแวร์ระบบ Stepper (ใช้ Phidgets Stepper Motor เป็นตัวอย่าง)

1. สเต็ปเปอร์ไดร์เวอร์

พัลส์ + การควบคุมทิศทาง: เมื่อสร้างพัลส์ที่ PUL มอเตอร์จะหมุน โดยมีทิศทางที่กำหนดโดย DIR

พัลส์ไปข้างหน้า + การควบคุมพัลส์แบบย้อนกลับ: พัลส์ที่ PUL ทำให้มอเตอร์หมุนไปข้างหน้า ในขณะที่พัลส์ที่ DIR ทำให้หมุนย้อนกลับ PUL และ DIR ไม่ควรสร้างพัลส์พร้อมกัน

2. สเต็ปเปอร์มอเตอร์

เมื่อขดลวดเฟส A และ B ถูกสลับ มอเตอร์จะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม

แรงดันสัญญาณของสเต็ปเปอร์มอเตอร์คือ 5 V ในขณะที่ Siemens PLC ทำงานที่ 24 V จะต้องเชื่อมต่อตัวต้านทาน 1.2 K, 1/4 W เป็นอนุกรมเมื่อเชื่อมต่อกับไดรเวอร์ ดังที่แสดงในส่วนสีแดงของแผนภาพ

Siemens PLC (CPU222) รองรับเอาต์พุตพัลส์ความเร็วสูงสองประเภท:

PTO (เอาต์พุตพัลส์เทรน) : รอบการทำงาน 50%

PWM (พัลส์ - การปรับความกว้าง) : รอบการทำงานที่ปรับได้

เอาต์พุตพัลส์ความเร็วสูงเหล่านี้สามารถใช้เพื่อควบคุมสเต็ปเปอร์ไดรเวอร์และการเคลื่อนไหวและความเร็วของอุปกรณ์เฉพาะ