单轴运动控制技术优化方案

单轴运动控制也称点位控制。在PCB钻床、SMT、晶片自动输送、IC插装机、引线焊接机、纸板运送机驱动、包装系统、码垛机、激光内雕机、激光划片机、坐标检验、激光测量与逆向工程、键盘测试、来料检验、显微仪、定位控制、PCB测试、焊点超生扫描检测、自动织袋机、地毯编织机、晶片切割机等中都有它的应用。

1.单段位置控制

在单轴（某个坐标）上，当工作命令发出后，可使部件按指定速度（指定脉冲频率）完成指定位移量（指定脉冲数）的位移，即这里称的“位置控制”。组成这样系统的硬件可以是：小型PLC、步进电动机及配套设施与运动部件。其中PLC是通过运行程序，用输出脉冲设施这个控制。

图5-46所示为实现这个控制的程序。其作用是当“工作”ON后，将使脉冲输出口发出1000个，频率为10Hz的脉冲。进而使运动部件产生相应于1000个脉冲当量的运动。程序的算法是：先传送控制数据进行，然后执行相关脉冲输出指令。

从图知，它先把1000个脉冲数传送给DM101（高位）、DM100（低位）。然后微分执行“PULS”指令，选择010。00为脉冲发送口，选择独立工作模式，选择用DM101（高位、0）、DM100（低位、1000）确定脉冲数。再把10传送给DM102，并执行“SPED”指令，选择010.00为脉冲发送口，选择独立工作模式，选择用DM102确定脉冲频率。显然，根据这组指令，即可使PLC向10.00口发出频率为10的1000个脉冲，进而使部件按上述要求运动。

2.加、减速度及位置控制

在单轴（某个坐标）上，当工作命令发出后，为了工作平稳，可使部件按指定的加速度（指定脉冲频率增加率或指定加速时间）、指定的目标速度（指定输出脉冲频率）、指定减速度（指定脉冲频减小率或指定减速时间）完成指定位移量（指定脉冲数）的位移，即这里称的“加、减速度运动控制”。组成这样系统的硬件也可是：小型PLC、步进电动机及配套设施与运动部件。PLC则是通过运行程序，用脉冲输出口控制这个设施。

图5-47所示为加、减速度位置控制的一个例子。它要求用5s时间，把输出脉冲频率增加到100Hz，减速时则是用5s时间，从100Hz减速到最小频率。

图5-46 位置控制程序

图5-48所示为三种PLC实现这个控制的程序。其作用是当“工作”ON后，将使脉冲输出频率逐渐增加，5s后达100Hz。输出脉冲总数20000个。当发送脉冲接近时，减速，于5s后减速到最小值，并停止发送。程序的算法也是：先传送控制数据进行设定，然后执行相关脉冲输出指令。

图5-47 输出频率变化简图

图5-48所示为CPM2A用的程序。它先把20传送给DM101（高位）、0传给DM100（低位）。然后微分执行“PULS”指令，选择010.00为脉冲发送口，选择独立工作模式，选择用DM101、DM100确定脉冲数（即指定20000个脉冲）。再把20传送给DM110，把100传送给DM111，把20传送给DM112，并执行“ACC”指令，选择010.00为脉冲发送口，选择独立工作模式，选择用DM110确定脉冲频率增加率（即指定脉冲频率增加率为20），选择用DM111确定脉冲频率（即指定脉冲频率为100），选择用DM112确定脉冲频率减小率（即指定脉冲频率减小率为20）。显然，根据这组指令，即可使PLC向10.00口发出脉冲，进而使部件按上述要求运动。

3.多段位置控制

以上介绍的运动控制程序只能做一次位移。如果要多次位移怎么办？它的算法是：先设定第1段数据，并起动第1段位移，待第1段完成后，开始第2段设定，再起动第2段位移…直到所有位移结束。

图5-49所示为2段位置控制简图。起动后先以频率20Hz发送20000个脉冲，之后，停留2秒，再以频率10Hz发送10000个脉冲。

实现这个控制算法的要点是：传送脉冲数及要求频率数据；使用脉冲输出指令；判断第1段是否到位，如到位，再传送脉冲数及要求频率数据；再使用脉冲输出指令，直到控制完成。图5-50所示为实现此算法，与图5-49对应的PLC程序。(www.xing528.com)

图5-50中：

①起动逻辑。

②把脉冲数20000的20传送给DM5（高位）、DM10（低位）。

图5-48 加、减速度位置控制程序

③把脉冲频率20传送给DM6（单位为10Hz，故传送2）。

④进行第1段输出脉冲与要求脉冲数比较，判断是否到位。由于CPM2A没有脉冲输出完成的标志，这里用硬件把输出脉冲信号输入给高速计数器（000.00点设为进行高速计数）。而特殊继电器248、249则记录着采集的脉冲数。故这里把248、249与设定脉冲数进行比较。

图5-49 2段位置控制简图

图5-50 2段位置控制PLC程序

⑤如比较相等，则LR0.00置位。

⑥微分执行“PULS”指令，选择010.01为脉冲发送口，选择独立工作模式，选择用DM4确定脉冲数。

⑦微分执行“SPED”指令，选择010.01为脉冲发送口，选择独立工作模式，选择用DM6确定脉冲频率。

⑧如到位，延时2秒，作第2段控制，情况同第1段。

⑨起动第2段程序。

⑩复位LR0.00。