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光柵尺在PLC中經典應用案例

來源：蘇州連達精密量儀有限公司  發布時間：2022-06-09 11:11:01   點擊次數：0

在一般的應用場合下，伺服電機已經可以達到很高的定位精度，但是在一些特殊情況下，例如機械傳動精度差，或者結構安裝偏差較大的情況下，會導致執行機構的實際定位精度達不到伺服電機的理論精度。在這種情況下，增加光柵尺與伺服電機構成全閉環系統，是一個非常簡便與極具性價比的改進方案。

【項目描述】

PLC通過脈沖控制伺服點擊進行定位，伺服電機外接光柵尺作為反饋信號，接入伺服電機驅動器的CN5端口，組成全閉環系統，進行精確定位。

【硬件方案】

1. PLC：s7-200 SMART

2. 伺服電機驅動器：ASD-A2系列

3. 光柵尺：AB相5V差分信號光柵尺，4倍頻后分辨率為0.005mm/pulse

【全閉環控制架構】

伺服電機按照常規的方式連接好后，將光柵尺信號接入驅動器的CN5端口。注意，此處光柵尺信號需要選擇5V差分信號類型，驅動器CN5接線定義如下圖：

接線很簡單，將光柵尺對應的A+、A-、B+、B-、Z+、Z-及5V和GND線接入CN5口對應管腳即可。

【驅動器參數設置】

線路接好后，需要對驅動器參數進行設置，才可使伺服電機工作在全閉環模式下,請按照如下步驟設置參數。

下面詳細講解一下參數如何設定：

1.全閉環功能參數，P1-74；

P1-74是設定全閉環控制功能的參數，有效控制位位4位，從右向左依次為第1~4位。

第1位：該位控制的是驅動器是否使用全閉環功能，具體參數釋義如下圖；

我們要使用全閉環功能，所以這一位設置為1。

第2位：CN5端口信號來源選擇，具體參數釋義如下；

我們將光柵尺的信號接入了驅動器CN5口作為全閉環反饋信號的來源，所以這一位設置為1。

第3位：光柵尺A/B相相位選擇，具體參數釋義如下；

根據光柵尺安裝的情況及機構的運行方式，光柵尺反饋信號可能是A超前B也可能是B超前A，該參數需要根據實際安裝情況設定。此處假設為0；

第4位：此位為光柵尺反饋信號濾波功能設置，此處設置為0.
根據上述的參數分析，我們把P1-74參數設置為：00011。

2.光柵尺分辨率參數，P1-72

此參數表示當電機轉一圈時，光柵尺返回的脈沖數（4倍頻后）是多少，單位是pulse/轉。在此案例中，我們的絲桿導程選擇的為10mm。也就是說，伺服電機轉一圈時，絲桿行走距離為10mm。而我們選用的光柵尺分辨率為0.005mm/pulse，所以當絲桿行走10mm時，光柵尺返回脈沖數為（10÷0.005）=2000，即電機轉一圈，光柵尺返回脈沖數為2000個，所以P1-72設置為2000。

3.電子齒輪比設定，P1-44，P1-45

電子尺齒輪比的定義如下圖所示：

其中，f1為上位機發出的脈沖指令，f2為作用到伺服電機上的脈沖指令，N代表P1-44，M代表P1-45。

以轉1圈為例，假如我們希望伺服電機的行走精度為0.01mm/pulse，由于絲桿導程為10mm，所以電機轉一圈，上位機應該發出（10÷0.01）=1000個脈沖，即f1=1000。

由于電機只轉一圈，所以f2=光柵尺分辨率=2000。

f2/f1=N/M=P1-44/P1-45=2/1所以P1-44設置為2，P1-45設置為1。

至此，一個基于臺達ASD-A2系列伺服電機的基礎全閉環系統搭建已經完成，上位機通過脈沖控制伺服電機可以得到更高的控制精度了。