米久美

摘 要：首先介紹了伺服控制系統(tǒng)的基本情況，然后著重介紹了西門子S7-200系列和PLC的高速脈沖輸出口對伺服電機的控制，重點列舉了位置控制。希望其在工業(yè)中有很好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：S7-200PLC；數(shù)字伺服電機；控制

PLC是目前控制系統(tǒng)中最廣泛應(yīng)用的設(shè)備。伴隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)中用到的控制系統(tǒng)也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，這就要求在工業(yè)領(lǐng)域中有重要地位的PLC具有更強大的功能。目前西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列的PLC是一種體積小、編程簡單、方便控制的可編程控制器。目前占據(jù)了大部分的國際市場，也擴大了PLC控制的領(lǐng)域。

一、數(shù)字伺服電機基本控制系統(tǒng)

常見的控制系統(tǒng)有四種：液壓伺服控制系統(tǒng)、交流伺服控制系統(tǒng)、直流伺服控制系統(tǒng)和電壓伺服控制系統(tǒng)。為了跟隨數(shù)字控制的發(fā)展步伐，目前采用最多的是進步電機或者交流伺服電機作為執(zhí)行電機。

S7-200系列PLC，是一種體積小、編程簡單、方便控制的可編程控制器，本文主要討論的是西門子S7-200PLC在熟悉伺服電機控制中的應(yīng)用。

二、S7-200 PLC控制數(shù)字伺服電機的原理

電機的連線及控制：

本應(yīng)用實例選擇的是位置控制模式，脈沖輸入方式有集電極開路方式和差動驅(qū)動方式兩種，為了方便實現(xiàn)同時對兩部電機的控制，采用了差動驅(qū)動方式。與PLC的接線圖如圖1所示。

圖中L+為公共PLC端子，接24VDC正端，通過控制內(nèi)部晶體管的開關(guān)可以讓輸出Q呈現(xiàn)不同的電平信號或發(fā)出脈沖信號。L+—PG—P1M—L+為脈沖輸入回路，PLC控制該回路中的發(fā)光二極管的亮滅，形成脈沖編碼輸入。L+—NG—NP—1M— L+為電機旋轉(zhuǎn)方向控制回路，當該回路的發(fā)光二極管點亮時，電機正轉(zhuǎn)，否則反轉(zhuǎn)。伺服放大器內(nèi)部電阻只有100歐，有可能會燒壞內(nèi)部的發(fā)光二極管，需要外接電阻R，其阻值的計算如下：

R+100=（24-0.7）（V）/（5∶10）（mA）=2.33∶4.66KoumΩ （一）

根據(jù)公式（一）可以選擇R=3.9kΩ

三、硬件構(gòu)成

圖2為高速脈沖輸出方式的位置控制原理圖?？刂七^程中，將伺服驅(qū)動器工作定義在脈沖+方向模式下，Q0.0發(fā)送脈沖信號， 控制電機的轉(zhuǎn)速和目標位置；Q0.1發(fā)送方向信號，控制電機的運動方向。伺服電動缸上帶有左限位開關(guān)LIM-、右限位開關(guān)LIM+以及參考點位置開關(guān)REF。三個限位信號分別連接到CPU224XP的I0.0～I0.2三個端子上，可通過軟件編程，實現(xiàn)限位和找尋參考點。

四、控制模型

這個系列的PLC 可以通過PID回路指令來進行PID 運算， 在一個程序中最多同時可以用8個PID 指令， 來實現(xiàn)PID控制算法。在實際程序設(shè)計中， 通過用STEP 7Micro Win 32 中的PID向?qū)С绦騺硗瓿梢粋€閉環(huán)控制過程的PID 算法， 來達到提高設(shè)計效率的目的。圖3為PID調(diào)節(jié)控制的原理圖，其中Uset 為極間電壓給定值，表明了這個時候的產(chǎn)氣狀態(tài)最好。Uf 為極間電壓采樣值， Vout 為伺服電機運轉(zhuǎn)速度。

根據(jù)極間距對極間電壓的影響，可以設(shè)定PLC的PID調(diào)節(jié)。

回路調(diào)整策略如下：

Uset-Uf<0，T↓；

Uset-Uf>0，T↑。

通過上述控制方法，可以實現(xiàn)對Uf的精確控制。

當前的自動化水平在逐漸加快，對工業(yè)中用到的控制提出了更高的的要求。不僅要求精確，在速度上也有要求。目前工業(yè)領(lǐng)域都在追求更方便、更快速、更準確的控制系統(tǒng)。文章通過系統(tǒng)地介紹S7-200PLC控制的原理及簡化程序，希望能廣泛應(yīng)用到工業(yè)控制中。

參考文獻：

[1]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京航空航天大學出版社，2008-02.

[2]俞潔，李旭芳.西門子S7-200系列PLC的硬件特點[J]. 包裝與食品機械，1998（03）.

編輯 楊兆東