臺達運動控制型PLC應用技術

分類：解決方案日期：2009-08-13 08:33:14 來源：廠商

中達電通股份有限公司PLC產品處趙越錦

Zao Jinyue

摘要：本文簡述臺達DVP20PM運動控制型PLC的硬件及軟件結構，并介紹在應用中的方法及特點。

關鍵詞：PLC 運動控制邏輯控制數控系統(tǒng) CAM 插補運算

1 引言

隨著自動化設備對控制的高精度、高響應性需求的不斷增加，自動化控制技術不斷提高，精確的高速定位控制得到廣泛應用，PLC這一工業(yè)控制產品也從早期的邏輯控制領域不斷擴展到運動控制領域，實現了以往PLC無法完成的運動控制功能。

在運動控制中大多數采用我們熟悉的數控系統(tǒng)或者是計算機運動板卡來完成，雖然作為專門的產品能夠實現復雜的運動軌跡控制，但同時要完成一些邏輯動作的控制就不如PLC靈活方便。臺達DVP20PM系列PLC高速定位、雙軸線性及圓弧插補多功能可編程控制器，結合了PLC邏輯動作控制和數控系統(tǒng)運動控制的各自優(yōu)點，在功能上滿足雙軸插補的高速定位需求。

2 臺達運動控制型PLC硬件結構

DVP20PM是臺達運動控制型PLC。DVP20PM通過前后兩個擴展口既可作為PLC主機執(zhí)行也可作為EH2型主機的擴展模塊使用，具有X0-X7、Y0-Y7數字量輸入輸出各八點，并配置了手搖輪、零點信號、原點信號、極限信號、啟動、停止等各種信號接口滿足應用需求。

DVP20PM主機包含64K超大程序容量內存（Flash），可支持100段運動程序，脈沖輸出最高可達500KHz，并具備電子原點返回模式，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

項目	內容
電源電壓	100~240VAC（-15%~10%）, 50/60Hz ± 5%
電源保險絲容量	2A/250VAC
消耗電力	60 VA
DC24V供應電流	500 mA
電源保護	DC24V輸出具短路保護
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20PM同時使用時，請務必單點接地）
操作/儲存環(huán)境	操作：0°C~55°C（溫度)，50~95%（濕度），污染等級 2；儲存：-25°C ~70°C（溫度），5~95%（濕度）
耐振動/沖擊	國際標準規(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點規(guī)格

參見圖1，DVP20PM提供的數字量輸入輸出點規(guī)格與臺達通用PLC規(guī)格基本相同，輸入點支持SINK（漏極）和SOURCE（源極）兩種方式，輸出點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動控制中的特殊輸入輸出點，簡述如下：

START0、START1：啟動輸入

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+,-（差動信號輸入）

B0+、B0-、B1+、B1-：手搖輪B相脈波輸入+,-（差動信號輸入）

PG0+、PG0-、PG1+、PG1-：零點訊號輸入+,- (差動信號輸入)

DOG0、DOG1：原點回歸的近點信號輸入或多段運動的啟動信號

CLR0+、CLR0-、CLR1+、CLR1-：清除信號（Servo驅動器內部偏差計數器清除信號）

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表示啟動第一軸，START1表示啟動第二軸，其他信號依次類推）

從端子分布可以看到，除了常用的極限和啟動停止信號外，配置了過零脈沖PG和手搖輪功能輸入端，手搖輪是機床應用中常用而必備功能，而利用過零信號在精確控制場合往往會用到，當然更不用說定位控制中都會用到的DOG原點信號。

2.3配線規(guī)格

一般I/O點配線就不再贅言了，可以關注一下PLC比較少用到的差分輸入輸出方式，在信號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 臺達運動控制型PLC軟件結構

3.1 DVP20PM程序結構

由于20PM主機結合了PLC順序邏輯控制及雙軸插補定位控制的功能，因此在程序架構上主要分為O100主程序、Ox運動子程序及Pn子程序等三大類，結合了基本指令、應用指令、運動指令及G Code指令，使程序設計更多元化，結構更清晰；程序采用PMSOFT軟件進行編輯，參見圖4。

圖4 程序設計界面

（1）主程序。主程序以O100作為起始標記，M102作為結束標記，是PLC順序控制程序，主要為控制主機動作執(zhí)行，在O100主程序區(qū)域中，可以使用基本指令及應用指令，或在程序中啟動Ox0~Ox99運動子程序及調用Pn子程序。主要提供主控制程序的建立，以及運動子程序的設定及啟動控制。

（3）運動子程序。Ox0～Ox99運動子程序為運動控制程序，主要為控制20PM系列主機進行X-Y軸雙軸運動之子程序，于Ox0～Ox99運動子程序區(qū)段中，有支持基本指令、應用指令、運動指令及G碼指令，并在程序中可規(guī)劃呼叫Pn指針子程序，通過PLC提供的內部特D特M進行子程序的控制。主要提供運動子程序的建立，以及運動子程序的運動控制，在架構上可算是20PM的運動指令及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運動子程序調用的子程序。如在O100主程序調用Pn指針，則Pn指針子程序支持基本指令及應用指令；若在Ox0 ~ Ox99運動子程序中調用Pn指針時，則Pn指針子程序區(qū)段可支持基本指令、應用指令、運動指令及G碼指令。

3.2PMSOFT軟件介紹

與臺達PLC的WPLSoft軟件相似，DVP20PM的編程軟件PMSOFT按照IEC61131標準設計，具有梯形圖和語句表兩種編程方式，且具有G碼匯入、錯誤提示、區(qū)段注釋、裝置注釋、標尺、完善的監(jiān)控窗口、運動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動軌跡仿真功能，當您編輯好程序后可利用此功能對加工軌跡進行模擬演示，參見圖5。

為方便切換階梯窗口，只要點選系統(tǒng)信息列中的樹枝狀對應的程序編號，自動切換對應的程序編輯窗口，在PMSoft編輯環(huán)境中同時只能有一個階梯圖窗口，這是為了在龐大復雜程序中找尋程序方便，同時將主程序、運動子程序、一般子程序這三種程序模塊化處理，O100主程序只有一個編輯窗口，Oxn運動程序有100個編輯窗口，Pm子程序有256個編輯窗口，總共有357個窗口，每個窗口未編輯都有10 network。程序編輯由網絡區(qū)段組成，每個網絡區(qū)段是由輸入與輸出編輯區(qū)域所組成，在編輯過程中，自動產生邏輯結構正確的階梯圖，使用者無須再做額外補線的動作，網絡區(qū)段編輯并具有錯誤提示功能。