1引言

現(xiàn)代制造加工業(yè)對運動控制中的精準定位、運動速度和加速度、相對與絕對位置移動以及轉(zhuǎn)矩的控制要求越來越高?？删幊踢壿嬁刂破?PLC)通常都具備脈沖序列輸出能力，可以控制伺服系統(tǒng)或者步進電機系統(tǒng)進行動作。此控制方式有較好的通用性和可靠性，成本適宜且軟件開發(fā)隨控制要求易于改變，因此被廣泛應用[1]。而PLC對電機的控制關(guān)鍵就是其產(chǎn)生的脈沖序列，本文以施耐德ModiconM218PLC為例闡述了4種脈沖產(chǎn)生方式。

2電機脈沖控制原理

PLC電機控制系統(tǒng)所用的電機基本是步進電機和伺服電機這兩種。這兩種電機都屬于控制電機，它們的動作取決于控制信號，需要步進驅(qū)動器和伺服控制器來接受控制信號并將控制信號進行適當轉(zhuǎn)換來驅(qū)動電機[2]。因此，PLC產(chǎn)生的控制信號是實現(xiàn)控制的關(guān)鍵。這里的控制信號包括脈沖和方向信號等。PLC電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1PLC電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3PLC脈沖序列編程設(shè)計

3.1PTO脈沖序列輸出

施耐德M218PLC內(nèi)部PTO是占空比50%且頻率可變的脈沖序列，可以精確定位電機驅(qū)動器，其最高頻率100kHz。M218內(nèi)部具有脈沖輸出管理、PTO錯誤診斷、相對位置移動、絕對位置移動、恒速連續(xù)移動、受控軸停止、快速起停精準定位等功能塊。為了實現(xiàn)電機的高精度控制，只需要靈活運用功能塊并設(shè)置詳細參數(shù)即可，省去了更低一級編程的麻煩。

以快速起停及精確位置補償為例，此功能塊由外部數(shù)字量信號觸發(fā)，恒定頻率持續(xù)輸出脈沖。啟動信號觸發(fā)后頻率由0開始根據(jù)設(shè)定的加速度增加到目標頻率。停止信號觸發(fā)后，功能塊開始輸出位置補償值，并根據(jù)設(shè)定的減速度在輸出完位置補償值時減速到0。PTO_REF_IN是對PTO的參考輸入。Execute是上升沿使能輸入。StartInput是外部啟動輸入。DelayStart是運動執(zhí)行延遲。Acceleration是加速度值。Direction是運動方向。Velocity是目標速度。MaxDistance是運動執(zhí)行的最大保護距離。StopInput是外部停止輸入。Compensation是位置補償脈沖值。Deceleration是減速度值。PTO_REF_OUT是對PTO的參考輸出。InMode是外部輸入觸發(fā)允許。Status是運動狀態(tài)。Active是外部輸入觸發(fā)執(zhí)行狀態(tài)。CommendAborted是執(zhí)行請求忽略。Error是監(jiān)測錯誤。ErrID是錯誤類型。其圖形語言如圖2所示。

圖2快速起停及精確位置補償圖型語言

3.2PWM脈寬調(diào)制

PWM脈寬調(diào)制可以生成具有可變頻率和可變寬度的方波信號。占空比從1%到99%，頻率可配置為20Hz到1kHz，精度0.1Hz。此信號可以直接命令軸的變速運動。

在PWM脈寬調(diào)制的功能塊中，EN_Enable是外部事件觸發(fā)啟動PWM輸出使能，F(xiàn)_Enable內(nèi)部變量使能PWM，EN_SYNC是允許硬件觸發(fā)重新啟動，F(xiàn)_SYNC是通過內(nèi)部變量重啟PWM，F(xiàn)requency是PWM輸出信號的頻率，Duty是PWM輸出信號的占空比，InFrequency是PWM指定頻率輸出信號，Busy是布爾變量，頻率或占空比發(fā)生變化輸出TRUE，Error是監(jiān)測錯誤輸出，ErrID是錯誤代碼輸出。其圖形語言如圖3所示。

圖3PWM脈寬調(diào)制功能圖形語言

3.3FG頻率發(fā)生器

頻率發(fā)生器可以按指定頻率生成50%占空比的方波信號。頻率可配置為1Hz到100kHz，步長為1Hz。

在頻率發(fā)生器功能塊中，EN_Enable是外部使能，若已在頻率發(fā)生器通道配置，則可通過外部事件觸發(fā)啟動，F(xiàn)_Enable是通過軟件變量使能頻率發(fā)生器，EN_SYNC是允許外部事件重啟頻率發(fā)生器，F(xiàn)_SYNC是通過軟件變量重啟頻率發(fā)生器，F(xiàn)requency是頻率發(fā)生器輸出信號的頻率。InFrequency是頻率發(fā)生器以指定頻率輸出信號，Busy是布爾變量，如果設(shè)置了啟用命令，并且頻率發(fā)生變化，則設(shè)置為TRUE，如果設(shè)置了InFrequency或Error，或者啟用命令被復位，則復位為FALSE，Error是布爾變量，TRUE表示檢測到一個錯誤，ErrID是檢測到的錯誤代碼，其圖形語言如圖4所示。

圖4頻率發(fā)生器功能圖形語言

3.4TWDPTO220DT擴展模塊

施耐德M218PLC的TWDPTO220DT是一種專門進行脈沖輸出運動控制的模塊，通過軟帶狀線纜直接連接方式可以為M218擴展兩塊此模塊，該模塊功能與M218內(nèi)部的PTO脈沖序列輸出功能類似，其典型的6個運動功能塊是頻率發(fā)生器、移動速度、絕對值移動、相對值移動、尋原點和設(shè)置位置。

以相對值移動為例，PTO_REF_IN是輸入的模塊通道參考號，Execute是上升沿觸發(fā)執(zhí)行該功能，Distance是目標距離，Velocity是目標速度，Mode是緩沖模式，0表示中止，1表示緩沖，2表示混合先前，PTO_REF_OUT是輸出的模塊通道參考號，Done表示指令成功完成，Busy表示指令已被接收但還未完成，Command_Aborted表示指令已被其他指令打斷，Error表示指令錯誤，其圖形語言如圖5所示。

圖5TWDPTO220DT擴展模塊相對值移動圖形語言

4結(jié)束語

施耐德M218PLC內(nèi)置的脈沖序列輸出模塊、脈寬調(diào)制模塊和頻率發(fā)生器可以為不同種電機提供所需脈沖輸出，而它們共用通道0和通道1，因此內(nèi)置模塊只可以控制兩個電機，通過2個擴展模塊的最大擴展，最終可以實現(xiàn)四個電機的同時控制。