臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制型PLC應(yīng)用技術(shù)

分類：解決方案日期：2009-08-13 08:33:14 來源：廠商

中達(dá)電通股份有限公司PLC產(chǎn)品處趙越錦

Zao Jinyue

摘要：本文簡述臺(tái)達(dá)DVP20PM運(yùn)動(dòng)控制型PLC的硬件及軟件結(jié)構(gòu)，并介紹在應(yīng)用中的方法及特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：PLC 運(yùn)動(dòng)控制邏輯控制數(shù)控系統(tǒng) CAM 插補(bǔ)運(yùn)算

1 引言

隨著自動(dòng)化設(shè)備對控制的高精度、高響應(yīng)性需求的不斷增加，自動(dòng)化控制技術(shù)不斷提高，精確的高速定位控制得到廣泛應(yīng)用，PLC這一工業(yè)控制產(chǎn)品也從早期的邏輯控制領(lǐng)域不斷擴(kuò)展到運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了以往PLC無法完成的運(yùn)動(dòng)控制功能。

在運(yùn)動(dòng)控制中大多數(shù)采用我們熟悉的數(shù)控系統(tǒng)或者是計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)板卡來完成，雖然作為專門的產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡控制，但同時(shí)要完成一些邏輯動(dòng)作的控制就不如PLC靈活方便。臺(tái)達(dá)DVP20PM系列PLC高速定位、雙軸線性及圓弧插補(bǔ)多功能可編程控制器，結(jié)合了PLC邏輯動(dòng)作控制和數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制的各自優(yōu)點(diǎn)，在功能上滿足雙軸插補(bǔ)的高速定位需求。

2 臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制型PLC硬件結(jié)構(gòu)

DVP20PM是臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制型PLC。DVP20PM通過前后兩個(gè)擴(kuò)展口既可作為PLC主機(jī)執(zhí)行也可作為EH2型主機(jī)的擴(kuò)展模塊使用，具有X0-X7、Y0-Y7數(shù)字量輸入輸出各八點(diǎn)，并配置了手搖輪、零點(diǎn)信號(hào)、原點(diǎn)信號(hào)、極限信號(hào)、啟動(dòng)、停止等各種信號(hào)接口滿足應(yīng)用需求。

DVP20PM主機(jī)包含64K超大程序容量內(nèi)存（Flash），可支持100段運(yùn)動(dòng)程序，脈沖輸出最高可達(dá)500KHz，并具備電子原點(diǎn)返回模式，支持PLC順序語言及定位語言(G 碼與M碼），下面先由硬件部分簡單介紹20PM 組成。

2.1 電源

DVP20PM電源規(guī)格參見表1。

表1 電源規(guī)格

項(xiàng)目	內(nèi)容
電源電壓	100~240VAC（-15%~10%）, 50/60Hz ± 5%
電源保險(xiǎn)絲容量	2A/250VAC
消耗電力	60 VA
DC24V供應(yīng)電流	500 mA
電源保護(hù)	DC24V輸出具短路保護(hù)
突波電壓耐受量	1500VAC（Primary-secondary），1500VAC（Primary-PE），500VAC（Secondary-PE）
絕緣阻抗	5 MΩ以上（所有輸出/入點(diǎn)對地之間 500VDC）
噪聲免疫力	ESD: 8KV Air Discharge，EFT: Power Line: 2KV, Digital I/O: 1KV, Analog & Communication I/O: 250V
接地	接地配線之線徑不得小于電源端L, N之線徑（多臺(tái)20PM同時(shí)使用時(shí)，請務(wù)必單點(diǎn)接地）
操作/儲(chǔ)存環(huán)境	操作：0°C~55°C（溫度)，50~95%（濕度），污染等級(jí) 2；儲(chǔ)存：-25°C ~70°C（溫度），5~95%（濕度）
耐振動(dòng)/沖擊	國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 IEC61131-2, IEC 68-2-6（TEST Fc）/IEC61131-2 & IEC 68-2-27（TEST Ea）
重量（約g）	478/688

2.2I/O點(diǎn)規(guī)格

參見圖1，DVP20PM提供的數(shù)字量輸入輸出點(diǎn)規(guī)格與臺(tái)達(dá)通用PLC規(guī)格基本相同，輸入點(diǎn)支持SINK（漏極）和SOURCE（源極）兩種方式，輸出點(diǎn)也有繼電器輸出和晶體管輸出可選。

圖1

需要提到的是其在運(yùn)動(dòng)控制中的特殊輸入輸出點(diǎn)，簡述如下：

START0、START1：啟動(dòng)輸入

STOP0、STOP1：停止輸入

LSP0/LSN0、LSP1/LSN1：右極限輸入/左極限輸入

A0+、A0-、A1+、A1-：手搖輪A相脈波輸入+,-（差動(dòng)信號(hào)輸入）

B0+、B0-、B1+、B1-：手搖輪B相脈波輸入+,-（差動(dòng)信號(hào)輸入）

PG0+、PG0-、PG1+、PG1-：零點(diǎn)訊號(hào)輸入+,- (差動(dòng)信號(hào)輸入)

DOG0、DOG1：原點(diǎn)回歸的近點(diǎn)信號(hào)輸入或多段運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)信號(hào)

CLR0+、CLR0-、CLR1+、CLR1-：清除信號(hào)（Servo驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部偏差計(jì)數(shù)器清除信號(hào)）

FP0+、FP0-、FP1+、FP1-：脈沖輸出端口

RP0+、RP0-、RP1+、RP1-：脈沖輸出端口

（注：0表示第一軸，1表示第二軸，如START0表示啟動(dòng)第一軸，START1表示啟動(dòng)第二軸，其他信號(hào)依次類推）

從端子分布可以看到，除了常用的極限和啟動(dòng)停止信號(hào)外，配置了過零脈沖PG和手搖輪功能輸入端，手搖輪是機(jī)床應(yīng)用中常用而必備功能，而利用過零信號(hào)在精確控制場合往往會(huì)用到，當(dāng)然更不用說定位控制中都會(huì)用到的DOG原點(diǎn)信號(hào)。

2.3配線規(guī)格

一般I/O點(diǎn)配線就不再贅言了，可以關(guān)注一下PLC比較少用到的差分輸入輸出方式，在信號(hào)中有一部分是這樣的，一定要注意否則將不能正確完成，參見圖2、圖3。

圖2差分輸入配線示意圖

圖3差分輸出配線示意圖

3 臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制型PLC軟件結(jié)構(gòu)

3.1 DVP20PM程序結(jié)構(gòu)

由于20PM主機(jī)結(jié)合了PLC順序邏輯控制及雙軸插補(bǔ)定位控制的功能，因此在程序架構(gòu)上主要分為O100主程序、Ox運(yùn)動(dòng)子程序及Pn子程序等三大類，結(jié)合了基本指令、應(yīng)用指令、運(yùn)動(dòng)指令及G Code指令，使程序設(shè)計(jì)更多元化，結(jié)構(gòu)更清晰；程序采用PMSOFT軟件進(jìn)行編輯，參見圖4。

圖4 程序設(shè)計(jì)界面

（1）主程序。主程序以O(shè)100作為起始標(biāo)記，M102作為結(jié)束標(biāo)記，是PLC順序控制程序，主要為控制主機(jī)動(dòng)作執(zhí)行，在O100主程序區(qū)域中，可以使用基本指令及應(yīng)用指令，或在程序中啟動(dòng)Ox0~Ox99運(yùn)動(dòng)子程序及調(diào)用Pn子程序。主要提供主控制程序的建立，以及運(yùn)動(dòng)子程序的設(shè)定及啟動(dòng)控制。

（3）運(yùn)動(dòng)子程序。Ox0～Ox99運(yùn)動(dòng)子程序?yàn)檫\(yùn)動(dòng)控制程序，主要為控制20PM系列主機(jī)進(jìn)行X-Y軸雙軸運(yùn)動(dòng)之子程序，于Ox0～Ox99運(yùn)動(dòng)子程序區(qū)段中，有支持基本指令、應(yīng)用指令、運(yùn)動(dòng)指令及G碼指令，并在程序中可規(guī)劃呼叫Pn指針子程序，通過PLC提供的內(nèi)部特D特M進(jìn)行子程序的控制。主要提供運(yùn)動(dòng)子程序的建立，以及運(yùn)動(dòng)子程序的運(yùn)動(dòng)控制，在架構(gòu)上可算是20PM的運(yùn)動(dòng)指令及G碼指令規(guī)劃區(qū)域。

（4）子程序。這里所說的子程序是指以Pn開頭的一般用子程序，主要是被O100主程序及Ox運(yùn)動(dòng)子程序調(diào)用的子程序。如在O100主程序調(diào)用Pn指針，則Pn指針子程序支持基本指令及應(yīng)用指令；若在Ox0 ~ Ox99運(yùn)動(dòng)子程序中調(diào)用Pn指針時(shí)，則Pn指針子程序區(qū)段可支持基本指令、應(yīng)用指令、運(yùn)動(dòng)指令及G碼指令。

3.2PMSOFT軟件介紹

與臺(tái)達(dá)PLC的WPLSoft軟件相似，DVP20PM的編程軟件PMSOFT按照IEC61131標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，具有梯形圖和語句表兩種編程方式，且具有G碼匯入、錯(cuò)誤提示、區(qū)段注釋、裝置注釋、標(biāo)尺、完善的監(jiān)控窗口、運(yùn)動(dòng)指令追蹤等便利工具提供給用戶，特別值得一提的是該軟件具有運(yùn)動(dòng)軌跡仿真功能，當(dāng)您編輯好程序后可利用此功能對加工軌跡進(jìn)行模擬演示，參見圖5。

為方便切換階梯窗口，只要點(diǎn)選系統(tǒng)信息列中的樹枝狀對應(yīng)的程序編號(hào)，自動(dòng)切換對應(yīng)的程序編輯窗口，在PMSoft編輯環(huán)境中同時(shí)只能有一個(gè)階梯圖窗口，這是為了在龐大復(fù)雜程序中找尋程序方便，同時(shí)將主程序、運(yùn)動(dòng)子程序、一般子程序這三種程序模塊化處理，O100主程序只有一個(gè)編輯窗口，Oxn運(yùn)動(dòng)程序有100個(gè)編輯窗口，Pm子程序有256個(gè)編輯窗口，總共有357個(gè)窗口，每個(gè)窗口未編輯都有10 network。程序編輯由網(wǎng)絡(luò)區(qū)段組成，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)段是由輸入與輸出編輯區(qū)域所組成，在編輯過程中，自動(dòng)產(chǎn)生邏輯結(jié)構(gòu)正確的階梯圖，使用者無須再做額外補(bǔ)線的動(dòng)作，網(wǎng)絡(luò)區(qū)段編輯并具有錯(cuò)誤提示功能。