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图解plc控制伺服与步进系统(plc与步进伺服快速入门与实践)

文章作者:邱老师 发布时间:2022-09-15 11:53:43 浏览次数:0

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图解plc控制伺服与步进系统

偏位问题是使用步进或伺服电机的设备制造厂在设备装机调试以及设备使用过程中,所面临的常见问题之一。出现偏位可能是机械装配不当造成,可能是控制系统与驱动器信号不匹配,也可能是设备内电磁干扰、车间内设备互相干扰或者是设备安装时地线处理不妥当等造成。

本文从众多应用案例中提炼出最常见的偏差原因及对策,可以帮助设备厂家的调试人员快速定位问题,采取各种相应措施提高设备的抗干扰性能,确保设备接地正确正常运行。

规律性偏差

问:做往复运动,向前越来越多(越来越少)。

可能原因①:脉冲当量错误

原因分析:同步轮结构和齿轮齿条结构都存在加工精度误差。运动控制卡(PLC)不设置精确的脉冲当量。例如,当最后一批同步轮电机旋转一周,设备前进10mm时,这批较大的同步轮电机旋转一周,前进10.1mm,会导致这批机器每次比之前的设备多走1%的距离。

解决方法:在出机前,用机器画一个宽度尽可能大的正方形,然后用直尺测量实际尺寸,比较实际尺寸和控制卡设定尺寸的比值,再加到控制卡上进行计算。重复三次后,会得到更准确的数值。

可能原因②:脉冲指令的触发沿与方向指令的电平转换时序冲突。

分析:驱动要求来自上位机的脉冲指令对方向和方向指令的电平变化有一定的时序要求。但有些PLC或运动控制卡在编程时并不满足这个要求(或者自身的规则不符合驱动程序的要求),导致脉冲和方向时序的偏差。

解决方案:PLC软件工程师提前发出方向信号。或者驱动器应用技术人员改变脉冲边沿计数模式。问:运动过程中,电机定点振动。过了那个点,就可以正常运行了,但是距离短。

可能的原因:机械装配问题。

原因:机械结构在某一点阻力很大。由于机械安装的平行度、垂直度或设计不合理,设备在某一点阻力大。步进电机的转矩变化规律是,速度越快,转矩越小,在高速段容易卡死,但速度下降时可以穿行。

解决方法:1。检查机械结构卡滞的原因,如摩擦阻力大或滑轨安装不平行。2.步进电机扭矩不够。由于终端客户要求提高转速或负载,在高速时能满足要求的电机扭矩不足,造成高速堵转现象。解决方法可以是通过驱动器设置更大的输出电流,在驱动器允许的电压范围内提高电源电压,或者更换更大扭矩的电机。

问:电机不来回移动,偏移是固定的。

可能的原因:皮带间隙

原因:皮带与同步轮之间存在反向间隙,导致回去时有一定的空行程。

解决方法:如果运动控制卡有带反向间隙补偿功能,可以使用;或者勒紧腰带。

问:切割轨迹不一致。

可能原因①:惯性太大

解析:平板切刀的喷墨过程由光栅控制,以扫描方式运动,切割时以插补方式运动。两个轨迹不重合是因为同类设备的X轴小车惯性小,采用光栅定位,所以喷墨位置准确。而Y轴龙门结构惯性大,电机响应性差,插补时Y轴跟踪不好,导致轨迹出现局部偏差。

解决方法:增加Y轴减速比,使用缺口功能提高伺服驱动器刚性来解决这个问题。

可能原因②:刀与喷嘴重合度调节不当。

分析:由于切刀和喷嘴都安装在X轴小车上,但两者之间存在坐标差,切刀上位机软件可以调整这个坐标差,使切刀和喷嘴轨迹重合。否则,刀具和喷嘴轨迹将作为一个整体分离。

解决方法:修改刀具和喷嘴位置的补偿参数。

问:把圆画成椭圆。

可能原因:XY轴平台的两个轴不垂直。

解析:XY轴结构,图形偏移如画圆成椭圆,正方形偏移成平行四边形。当机架结构的X轴与Y轴不垂直时,就会产生这个问题。

解决方法:调整龙门X轴和Y轴的垂直度即可解决问题。

非正规离差

问:在操作过程中,无规律地出现偏差,具有偶然性和不确定性。

可能原因①:干扰导致电机偏移。

分析:非周期偏移多为干扰引起,少部分为运动控制卡发出的窄脉冲或机械结构松动引起。

解决方法:如果干扰频繁发生,示波器可以通过监测脉冲频率来确定干扰发生的时间,进而确定干扰源。将脉冲信号移出或保持远离干扰源可以解决一些干扰。如果干扰是偶然发生的,或者很难确定干扰源的位置,或者电气柜是固定的,难以移动,可以考虑以下措施解决问题:

①驱动器接地。

②用脉冲线代替双绞线屏蔽线,

③脉冲的正负两端并联103陶瓷电容滤波器(脉冲频率小于54kHz),

④脉冲信号套筒磁环,

⑤在驱动器和控制器电源的前端增加滤波器。备注:常见的干扰源包括变压器、线圈继电器、变频器、电磁阀、高压线等。在规划电气柜时,应避免信号线靠近这些干扰源,信号线与高压供电线应走不同线槽布线。

可能原因②:脉冲序列中出现窄脉冲。

分析:客户的运动控制卡发出的脉冲串过小或过大,出现窄脉冲,无法被驱动器识别,导致偏移。解决方法:在控制器中找出这个问题的原因,是脉冲接口问题还是软件算法问题。可能原因③:机械结构松动。

分析:用顶丝固定或用螺钉夹紧的车钩、同步轮、减速器等连接件,在快速冲击的情况下,运行一段时间后可能会松动,造成跑偏。用键和键槽固定的同步轮要注意键和键槽之间是否有间隙,而齿轮齿条式结构要注意两者之间的间隙。

解决方法:关键部位、受力较大的结构螺丝必须使用弹簧垫,螺丝或顶丝要涂螺丝胶。轴和联轴器应尽可能用键槽连接。

可能原因④:滤波电容过大。

分析:滤波器电容过大,普通RC滤波器截止频率为1/2 pi;RC,电容越大,截止频率越小。一般情况下,驱动器脉冲端的电阻为270欧姆。由103个陶瓷电容组成的RC滤波电路的截止频率为54khz。如果频率高于此,有些有效信号会因为幅度衰减过大而无法被驱动器正确检测到,最终导致偏移。

解决方法:增加滤波电容时,需要检查脉冲频率,确保最大通过脉冲频率符合要求。

可能原因⑤:⑤:PLC或运动控制卡的最大脉冲频率不够高。

分析:一般PLC允许的最大脉冲频率是100kHz,运动控制卡根据其脉冲芯片的不同变化很大。特别是普通单片机开发的运动控制卡,可能会因为脉冲频率不够高而产生偏差。

解决方法:如果上位机最大脉冲频率有限,为了保证速度,可以适当降低驱动器细分,保证电机转速。(内容来源网络,版权归原作者所有)

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