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1  引言

    當(dāng)今自動(dòng)化控制產(chǎn)品日新月異，相同功能的實(shí)現(xiàn)有各種各樣不同的方式。比如很多設(shè)備上都要使用的定位控制的實(shí)現(xiàn)就有很多種方法。有的利用單片機(jī)結(jié)合伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定位控制；有的使用PLC高速脈沖輸出功能或配定位單元結(jié)合伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；還有的利用變頻器的多段速控制來(lái)實(shí)現(xiàn)定位控制。但不同的定位控制系統(tǒng)有不同的特點(diǎn)，成本也有很大的差異，于是針對(duì)不同的設(shè)備對(duì)精度和響應(yīng)速度的要求，選用合適的定位控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性價(jià)比就非常必要。本文介紹一個(gè)高性價(jià)比的，應(yīng)用臺(tái)達(dá)plc的高速計(jì)數(shù)器和與變頻器通訊的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的定位控制的例子。

2  控制實(shí)例

    切紙機(jī)械是印刷和包裝行業(yè)最常用的設(shè)備。其完成的最基本動(dòng)作是:把待裁切的材料送到指定位置，然后進(jìn)行裁切。其控制的核心就是一個(gè)單軸的位置控制。我們已經(jīng)成功的利用plc對(duì)變頻器的端子進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)多段速調(diào)速，從而完成這個(gè)單軸控制。因?yàn)榭紤]到控制成本和操作的方便性，我們又應(yīng)用臺(tái)達(dá)的esplc和vfd-b變頻器通過(guò)通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)位置控制。

3  系統(tǒng)的構(gòu)成

    plc作為控制的核心，主要用來(lái)接收編碼器的反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前位置的檢測(cè)，通過(guò)和設(shè)定值的比較用通訊功能來(lái)控制變頻器的輸出頻率從而實(shí)現(xiàn)精確定位。同時(shí)通過(guò)hmi可以方便的設(shè)定plc的一些內(nèi)部寄存器值進(jìn)行人機(jī)交互，并且變頻器的工作頻率可以在hmi上方便修改和直觀顯示。臺(tái)達(dá)的dvp系列plc都具有兩個(gè)通訊口，com1是rs232，com2是rs485，支持modbus ascii/rtu通訊格式，通訊速率最高可達(dá)115200bps，兩通訊口可以同時(shí)使用。所以無(wú)需用任何擴(kuò)展模塊就可以實(shí)現(xiàn)既可連接用于參數(shù)設(shè)置的人機(jī)界面又可用通訊的方式控制變頻器等其它設(shè)備。并且dvp系列plc提供了針對(duì)modbus ascii/rtu模式的專用通訊指令，這樣在編寫通訊程序時(shí)就可以大大簡(jiǎn)化，無(wú)需像用串行數(shù)據(jù)傳送指令rs那樣要進(jìn)行復(fù)雜的校驗(yàn)碼計(jì)算和遵循復(fù)雜的指令格式。臺(tái)達(dá)的vfd系列變頻器內(nèi)建有單獨(dú)的rs-485串聯(lián)通訊界面，并且也遵循modbus ascii/rtu通訊格式(vfd-a系列除外)?；c這些特點(diǎn)選用了性價(jià)比優(yōu)異的dvp es plc和vfd-b變頻器。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1  控制系統(tǒng)框圖

4  plc的i/o分配

    由于使用了通訊控制，可以省去用于控制變頻器的五個(gè)輸出點(diǎn)，plc輸出點(diǎn)的使用減少了。因此選用了dvp14es00r2和一個(gè)擴(kuò)展模塊dvp08xm11n。i/o點(diǎn)的分配見表1。需要注意的是dvp14es plc的擴(kuò)展模塊地址輸入點(diǎn)是從x20開始，輸出點(diǎn)是從y20開始。

表1   plc i/o分配表

5  es系列plc高速計(jì)數(shù)器應(yīng)用

    此工程中所選編碼器分辨率為500p/r，機(jī)器原系統(tǒng)配置編碼器分辨率為200p/r，理論精度比過(guò)去提高兩倍以上。電機(jī)為1450r/min，傳動(dòng)系統(tǒng)減速比為2.4。由此可計(jì)算出額定轉(zhuǎn)速下編碼器輸出的最高脈沖頻率為：1450r/min÷60s/min÷2.4×500p/r≈5khz。

    盡管臺(tái)達(dá)es系列的高速計(jì)數(shù)器功能不算強(qiáng)大，其x0和x1可以接受的最高頻率為20khz的脈沖，但在這個(gè)系統(tǒng)中還是足以勝任的。為了簡(jiǎn)化程序中的計(jì)算，采用了兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器c235和c236。c235通過(guò)計(jì)算所有前進(jìn)后退的脈沖數(shù)，再進(jìn)行換算后用于顯示進(jìn)給機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置，此功能實(shí)現(xiàn)的程序段見圖2所示。其程序中的m45和m47用于濾除定位完成后裁切過(guò)程中或其它震動(dòng)造成的編碼器輸出的誤脈沖，以實(shí)現(xiàn)位置的精確性。

圖2  實(shí)現(xiàn)顯示當(dāng)前位置的高速計(jì)數(shù)程序段