S7-200 PLC 在数字伺服电机控制中的应用
简介
S7-200 PLC 在数字伺服电机控制中有着广泛的应用。数字伺服电机控制需要 PLC能够生成脉冲并控制电机方向。本篇文章将探讨 S7-200 PLC 如何控制伺服电机，以及一个具体的控制示例。
PLC 如何控制伺服电机
电机的连接和控制
伺服电机的连接和控制方式有两种：集电极开路方式和差动驱动方式。差动驱动方式方便实现对两台电机的同时控制，因此本示例采用差动驱动方式。
PLC 与伺服放大器的接线图如下：
- L+: 共用 PLC 端子，连接到 24VDC 正端。通过控制内部晶体管的开关，使得输出 Q 呈现不同的电平信号或发出脉冲信号。
- L+ - PG - PlM - L+: 脉冲输入回路，PLC 控制该回路中的发光二极管的亮灭，形成脉冲编码输入。
- L+ - NG - NP - 1M - L+: 电机旋转方向控制回路，当该回路的发光二极管点亮时，电机正转，否则反转。
电子齿轮比
数字交流伺服系统具有位置控制功能，可通过上位控制器发出位置指令脉冲。而伺服系统的反馈脉冲当量由编码器的分辨率及电机每转对应的机械位移量决定。
为匹配指令脉冲当量和反馈脉冲当量，需要使用电子齿轮。具有电子齿轮功能的伺服系统结构如下：
电子齿轮比的计算公式：
AL = 3M × CMX/CDV
其中：
- AL：指令脉冲的位置当量
- M：电机机械位移量
- CMX：指令脉冲当量
- CDV：反馈脉冲当量
PLC 控制伺服电机的具体应用
PLC 控制原理和控制模型
本示例采用西门子 S7-200 系列 CPU226 作为主控制器。该控制器具有 24 个数字输入口、16 个数字输出口和两个 RS-422/485 串行通信口。
实际项目中，通过扩展 EM231 模拟量输入模块来采集电压信号。输入的模拟信号可在 0～10V±5V、0～20mA 等多种方式中选择。最终，PLC 根据输入电压信号的大小控制脉冲发送周期的长短，从而达到控制伺服电机速度的目的。
控制模型方框图如下：
其中：
- Uset：极间电压给定值
- Uf：极间电压采样值
- Vout：伺服电机运转速度
PID 功能特性
S7-200 系列 PLC 可以通过 PID 回路指令进行 PID 运算。在一个程序中最多可以用 8 条 PID 指令，既最多可同时实现 8 个 PID 控制算法。
控制流程
根据极间距对极间电压的影响，可以设定 PLC 根据极间电压采样值与给定值之间的差值，通过 PID 算法调整脉冲发送周期 T，从而控制伺服电机的送棒速度，达到控制两极间距的目的。
结论
S7-200 PLC 在数字伺服电机控制中的应用十分广泛。通过掌握 PLC 如何控制伺服电机，并结合具体的控制示例，可以实现对伺服电机的精准控制。
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