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PLC控制步进电机分度的设计与实现

导读: 控制系统每发一个脉冲信号,通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。因此,控制步进脉冲信号的频率,可以对电机精确调速;控制步进脉冲的个数,可以对电机精确定位。

引言

  大型轴承内、外套上的分度、打孔是轴承中的关键工序,它的工艺水平和质量的高低直接影响轴承的质量、寿命和制造成本。目前轴承行业大型轴承内、外套的分度方式普遍采用人工分度方式,其分度精度低、累积误差大、工作效率低、工人劳动强度大,对轴承性能的提高造成很大的影响。我们所研制的大型数控分度头,采用plc可编程控制器,控制步进电机驱动蜗轮蜗杆对执行工件进行自动分度,结构简单、制造费用低,较好地解决了生产中的实际问题。

总体设计方案

  步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。其重要特点是只有周期性的误差而无累积误差。步进电机的运行要有步进电机驱动器这一电子装置进行驱动,这种装置就是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移,或者说:

  控制系统每发一个脉冲信号,通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。因此,控制步进脉冲信号的频率,可以对电机精确调速;控制步进脉冲的个数,可以对电机精确定位。

  在我们所设计的数控分度头中,就是利用这一线性关系,用plc进行电气控制、编写分度算法程序,控制脉冲信号的频率和脉冲数,步进电机驱动蜗轮蜗杆对执行工件进行精确分度,并可实现调整、手动分度、自动分度等多种电气控制。

  电气控制方案为plc+步进电机及可细分驱动器+数显尺。plc选用dvp20eh00t,ac220v供电20点200hz晶体管输出类型;根据分度精度要求考虑,选用可细分驱动器及步进电机,考虑分度时对工件的扭矩m=fr=fnr,计算出最大扭矩为27nm。按矩频特性选取步进电机,选130byg350a型三相混合式步进电机及配套细分驱动器ms-3h130m。

  该数控分度头在径向安装数显尺来控制径向分度尺寸;由plc控制步进电机轴向分度。操作人员启动电源,输入分度数后,调整/分度开关置于分度位置即可实现手动或自动分度。在自动分度中可实现分度机构的松开、上升、分度、下降、卡紧再松开的顺序控制。

分度算法

  设总孔数为d2,总脉冲数d0,分度脉冲可计算为:d0/d2=d4+d5(余数)。若d5=0时,步进电机每转动一次,电机转角控制脉冲均为d4。若d5≠0时,将d5与孔数的一半(d2/2=d8)进行比较,若小于孔数的一半,步进电机先按d4个脉冲分度,步进电机每转过一个分度角,余数d5累积一次,当累积数大于d8时,步进电机则按d4+1个脉冲分度一次,此时累积数减去d4+1脉冲的余数即d2-d5,然后再按d4个脉冲分度,依次类推直至分度完毕;若余数大于孔数的一半,步进电机先按d4+1个脉冲分度,余数按d2-d5累积,当累积数大于d8时,步进电机则按d4个脉冲分度一次,此时累积数减去d4脉冲的余数d5,然后再按d4+1个脉冲分度,依次类推直至分度完毕。这样的分度算法,使孔与孔之间的分度误差始终小于一个脉冲当量,可以实现在3600转角误差为0的分度精度要求。

  附表 plc的i/o配置表

 

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