2025/3/201【任務目標】本任務主要是利用PLC控制伺服電動機系統實現取料和放料。任務具體要求為：有一單軸系統由交流伺服驅動器及交流伺服電機和傳動機構組成，工作示意圖如圖所示。絲杠的螺距是5mm，脈沖當量是1μm,開始取料位置距離原點為100mm，結束放料位置距離原點位置500mm。設備上電后根據需要通過觸摸屏操作，有手動控制與自動控制。手動控制時，按下正向或反向點動按鈕，伺服電機能夠正向或反向點動運行,可以手動回原點以及軸錯復位操作。自動控制時，按下啟動按鈕，伺服控制系統首先回原點，然后在開始取料位置和放料位置之間執行定位控制運行，反復循環。按下停止按鈕，伺服電機停止運行。2025/3/202【任務目標】通過這個任務的完成達到以下教學目標。1.知識目標(1)學習與掌握伺服位置控制模式。(2)學習與掌握電子齒輪2.技能目標(1)會進行伺服位置控制系統電氣接線、參數設置。(2)會進行伺服位置控制系統程序設計、調試運行。2025/3/203【任務分析】本任務主要是在前面所學有關伺服電機和伺服驅動器知識的基礎上，利用PLC來完成系統運行控制，這個任務主要是讓我們學習伺服驅動器在位置控制方式下如何進行設置和電子齒輪閉的有關計算，通過教師的講授，引導學生學會查閱有關資料來完成本任務。2025/3/204【知識準備】伺服驅動器提供位置、速度、轉矩三種基本控制模式，可使用單一控制模式，也可選擇使用混合模式來進行控制。速度控制和轉矩控制-般用模擬量來控制，也可以用端子配合參數來控制。位置控制是通過脈沖來控制的。如果對電動機的速度、位置都沒有要求，只要求輸出一個恒轉矩，應使用轉矩控制模式。如果對位置和速度有一定的精度要求，而對實時轉矩不是很關心，使用轉矩控制模式不太方便，使用速度或位置控制模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環控制功能，使用速度控制模式效果會好一點。如果本身要求不是很高，或者基本沒有實時性的要求，應使用位置控制模式。就伺服驅動器的響應速度來看，轉矩控制模式運算量最小，伺服驅動器對控制信號的響應最快；位置控制模式運算量最大，伺服驅動器對控制信號的響應最慢。2025/3/205【知識準備】一.位置控制位置控制模式一般是通過外部輸入脈沖的頻率來確定轉動速度的大小，通過脈沖的個數來確定轉動的角度，也有些伺服系統可以通過通信方式直接對速度和位移進行賦值。由于位置控制模式可以對速度和位置都有很嚴格的控制，所以一般應用于精密定位裝置，應用領域如數控機床、印刷機械等。2025/3/206【知識準備】一.位置控制1.位置控制模式標準接線三菱MR-JE-10A伺服驅動器在使用漏型輸入輸出接口時，與FX5UPLC在位置控制模式下的標準接線參考圖如圖所示。2025/3/207【知識準備】一.位置控制2.位置控制模式伺服驅動器參數設置對于位置控制模式，主要變更基本設置參數([Pr.PA__])就能夠使用。3.位置控制模式電子齒輪（1）編碼器分辨率編碼器分辨率即為伺服電動機的編碼器的分辨率，也就是伺服馬達旋轉一圈，編碼器所能產生的反饋脈沖數。編碼器分辨率是一個固定的常數，伺服電動機選好后，編碼器分辨率也就固定了。（2）絲杠螺距絲杠即為螺紋式的螺桿，電動機旋轉時，帶動絲杠旋轉，絲杠旋轉后，可帶動滑塊作前進或后退的動作。如圖所示。2025/3/208【知識準備】一.位置控制3.位置控制模式電子齒輪（3）脈沖當量脈沖當量即為上位機（PLC）發出一個脈沖，實際工作臺所能移動的距離。因此脈沖當量也就是伺服系統的精度。比如說脈沖當量規定為1μm，則表示上位機（PLC）發出一個脈沖，實際工作臺可以移動1μm。因為PLC最少只能發一個脈沖，因此伺服系統的精度就是脈沖當量的精度，也就是1μm。2025/3/209【知識準備】一.位置控制3.位置控制模式電子齒輪（3）脈沖當量例1.以圖示為例，伺服電機上編碼器分辨率為131072，絲杠螺距是10mm，脈沖當量為10μm，計算電子齒輪是多少？解：脈沖當量為10μm，表示PLC發一個脈沖工作臺可以移動10μm，那么要讓工作臺移動一個螺距（10mm），則PLC需要發出1000個脈沖，相當于PLC發出1000個脈沖，工作臺可以移動一個螺距。那工作臺移動一個螺距，絲杠需要轉一圈，伺服電動機也是需要轉一圈，伺服電動機轉一圈，編碼器能產生131072個脈沖。根據：PLC發的脈沖數×電子齒輪=編碼器反饋的脈沖數1000×電子齒輪=131072電子齒輪=131072/10002025/3/2010【知識準備】一.位置控制3.位置控制模式電子齒輪（3）脈沖當量例2.以圖示為例。伺服電動機通過變速機構和絲杠相連，伺服編碼器分辨率為131072。絲杠的螺距是5mm，脈沖當量是1μm。求電子齒輪。解：脈沖當量為1μm，表示PLC發一個脈沖工作臺可以移動1μm，那么要讓工作臺移動一個螺距（5mm），則PLC需要發出5000個脈沖，相當于PLC發出5000個脈沖，工作臺可以移動一個螺距。要絲杠轉動一周，由于有變速機構的作用，電動機要轉3/2周。所以上位機發脈沖的個數是5000，電動機反饋回來的脈沖是131072×3/25000×電子齒輪=131072×3/2電子齒輪=24576/6252025/3/2011【知識準備】一.位置控制3.位置控制模式電子齒輪（3）脈沖當量例2.以圖示為例。伺服電機通過帶傳動與轉盤連接時，假設要求脈沖當量是0.01°，伺服編碼器分辨率為131072。求電子齒輪。

解：脈沖當量為0.01°，表示PLC發一個脈沖轉盤可以轉動0.01°，由于圖中伺服電機和轉盤連接的軸直徑不同，所以那么要讓轉盤旋轉一周360°，伺服電動機要轉動兩周，則PLC需要發出36000個脈沖，相當于PLC發出36000個脈沖，轉盤可以旋轉一周，而此時伺服電動機卻要轉動兩周，故伺服電動機反饋脈沖數是131072×2。

36000×電子齒輪=131072×2

電子齒輪=8192/11252025/3/2012【知識準備】二.混合控制模式除了單一控制模式以外，伺服驅動器也提供混合模式可供選用。三菱MR-JE-10A伺服驅動器混合控制模式有位置速度控制模式、速度/轉矩控制模式、轉矩位置控制模式。需說明的是，所謂混合控制模式是指在兩種控制模式間切換，有服電動機同一時刻只能工作在一種控制模式下。1.位置/速度控制切換模式要使用位置/速度控制切換模式，將[Pr.PA01]設置為“___1”。2.速度/轉矩控制切換模式要使用速度/轉矩控制切換模式時，將[Pr.PA01]設置為“___3”。3.轉矩/位置控制切換模式要使用轉矩/位置控制切換模式時，將[Pr.PA01]設置為“___5”。2025/3/2013【任務實施】1.根據控制要求畫出控制系統原理圖并完成硬件連接根據任務要求經過工作過程分析我們得到如表所示的PLC地址分配表。輸入輸出正向點動按鈕SB0X0脈沖信號輸出Y0反向點動按鈕SB1X1脈沖方向輸出Y4啟動按鈕SB2X2伺服ON信號Y5停止按鈕SB3X3清除滯留脈沖Y6原點回歸按鈕SB4X4

原點位置傳感器BGX5

本系統主要由FX5U-32MT、三菱MR-JE-10A伺服驅動器、HG-KN_-S100伺服電機、三菱GS2107觸摸屏、按鈕、位置傳感器（行程開關）、指示燈等組成。根據I/O分配表，整個系統原理圖如圖所示。在圖中SQ1、SQ2為正反向行程末端的兩個安全傳感器，當這兩個安全傳感器為接通時，伺服驅動器才能正常工作，這兩個傳感器相當于一個硬件安全保護措施；SB5為伺服強制停止按鈕，伺服正常工作時應為常ON；為了方便調試操作增加了緊急停止按鈕和伺服本身的啟動和停止按鈕。根據工藝規范要求連接好硬件設備。2025/3/2014【任務實施】1.根據控制要求畫出控制系統原理圖并完成硬件連接系統原理圖如圖所示2025/3/2015【任務實施】2.觸摸屏設計由于任務中要求有手動和自動兩種操作方式，由于每種操作的界面都比較簡單，所以我們可以將這兩種操作方式放在一個界面就可以，相關軟元件的關聯為軸錯誤復位按鈕M200、軸正向、反向JOG按鈕M201、M203，回原點按鈕M210，啟動按鈕M220，停止按鈕M230，運行速度設定D300。2025/3/2016【任務實施】3.PLC程序設計2025/3/2017【任務實施】3.PLC程序設計2025/3/2018【任務實施】3.PLC程序設計4.設備上電，伺服系統參數設置，觸摸屏和PLC程序下載。系統整體調試。2025/3/2019【任務總結】位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉動速度的大小，通過脈沖的個數來確定轉動的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值。在本項目任務中我們雖然是通過“脈沖+方向”形式來實現的，但在程序中并有出現以往在FX2N中的輸出一個方向和一個脈沖的程序語句，這是因為在FX5U的編程軟件GXworks3中我們已經進行了高速輸入輸出的設置了方向和脈沖對應的輸出端子，因此我們只要在程序中制定哪一個軸輸出就可以了。另外伺服的運行模式出了位置控制模式以外還有速度控制模式和轉矩控制模式這兩種模式2025/3/2020【任務總結】1.速度控制通過模擬量的輸入或脈沖頻率都可以進行速度的控制。速度控制模式被應用于精密控速的場合，例如CNC加工機。一般伺服驅動器的速度有兩種輸入模式:模擬指令輸入及指令寄存器輸入。模擬指令輸入由外部的模擬電壓來控制電動機的轉速（這與變頻器采用模擬量輸入來調速控制相似）。指令寄存器輸入有兩種應用方式:第一種為使用者在操作前，先將不同速度指令值設置于三個指令寄存器，再由I/O端子中的DI信號進行切換（這與變頻器的多段速控制有相似的地方）;第二種為利用通信方式來改變指令寄存器的內容值，選擇的方式由IO端子中的DI信號決定。2025/3/2021【任務總結】2.轉矩控制轉矩控制模式被應用于需要做扭力控制或張力的場合，主要應用在對材質的受力