Nguyên tắc điều khiển trình điều khiển PLC và Stepper
Nguyên tắc điều khiển trình điều khiển PLC và Stepper
Nguyên tắc điều khiển
Động cơ bước thường được sử dụng để điều khiển định vị. Chúng có thể được điều khiển bằng số lượng xung đầu ra bởi PLC để xác định góc quay (và do đó là khoảng cách), với tần số xung điều chỉnh tốc độ của động cơ. Hệ thống động cơ bước rất đơn giản, tiết kiệm chi phí và dễ điều khiển, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng mà độ chính xác điều khiển không quá quan trọng. Đối với các tình huống điều khiển có độ chính xác cao, thường cần có hệ thống điều khiển servo.
Hệ thống bước bao gồm bộ điều khiển bước và động cơ bước. Động cơ bước được điều khiển bởi bộ điều khiển bước, hoạt động như một nguồn điện. Bộ điều khiển được điều khiển bằng các tín hiệu xung và hướng bên ngoài (trong ví dụ này là các xung từ PLC Siemens), từ đó điều chỉnh góc quay và tốc độ quay của động cơ.
Các định nghĩa chính
1. Lái xe:Là trung gian giữa PLC và động cơ bước. Nó khuếch đại các tín hiệu xung từ PLC và truyền đến động cơ bước, giúp động cơ hoạt động theo các thông số do PLC và trình điều khiển thiết lập.
2. Góc bước:Góc mà động cơ bước quay theo mỗi xung. Góc bước phổ biến là 1,8°, thường không thể điều chỉnh được.
Ví dụ: PLC cần xuất ra bao nhiêu xung để quay động cơ bước với góc bước 1,8° qua một vòng quay hoàn toàn (360°) mà không cần vi bước?
Đáp án: 360° / X = 1,8° / 1 ⇒ X = 200 xung.
3. Bước vi mô:Trong các ứng dụng thực tế, góc bước lớn có thể gây ra rung động đáng kể và làm tăng sai số điều khiển. Vi bước chia góc bước thành các đoạn nhỏ hơn bằng cách sử dụng công tắc DIP của trình điều khiển, giúp động cơ vận hành mượt mà hơn.
Ví dụ: Nếu góc bước là 1,8° và bước vi bước được đặt thành 10 thì cần bao nhiêu xung để động cơ hoàn thành một vòng quay?
Trả lời: 360° / X = (1,8° / 10) / 1 ⇒ X = 2000 xung.
Tóm tắt: Góc bước lớn hơn yêu cầu ít xung hơn, trong khi góc bước nhỏ hơn yêu cầu nhiều xung hơn.
Phần cứng hệ thống bước (Dùng động cơ bước Phidgets làm ví dụ)
1. Trình điều khiển bước
Điều khiển xung + Hướng: Khi xung được tạo ra tại PUL, động cơ sẽ quay theo hướng được xác định bởi DIR.
Điều khiển xung thuận + xung ngược: Các xung tại PUL làm cho động cơ quay về phía trước, trong khi các xung tại DIR làm cho động cơ quay ngược lại. PUL và DIR không nên tạo xung đồng thời.
2. Động cơ bước
Khi đổi chỗ cuộn dây pha A và B, động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại.
Điện áp tín hiệu của động cơ bước là 5 V, trong khi PLC Siemens hoạt động ở 24 V. Điện trở 1,2 K, 1/4 W phải được mắc nối tiếp khi kết nối với trình điều khiển, như thể hiện trong phần màu đỏ của sơ đồ.
PLC Siemens (CPU222) hỗ trợ hai loại đầu ra xung tốc độ cao:
PTO (Đầu ra xung): chu kỳ hoạt động 50%.
-PWM (Điều chế độ rộng xung): Chu kỳ nhiệm vụ có thể điều chỉnh.
Những đầu ra xung tốc độ cao này có thể được sử dụng để điều khiển bộ điều khiển bước cũng như chuyển động và tốc độ của thiết bị cụ thể.