基于伺服电机和PLC的工作台运动控制

1 工作台控制系统构成

　　工作台运动控制系统构成如图1所示。其中，电机为安川Z系列SGM—A5A312伺服电机，与之配套的伺服驱动器为SGDA—A5AP，电机输出功率为50W．供电电源为AC200V～AC230V，自带增量式编码器，分辨率为2 048P/R。可编程控制器采用西门子S7—200系列CPU224 /DC/DC/DC，带有两个20kHz高速脉冲输出及6路高速计数。滚珠丝杠螺母副为日本AHK系列，丝杠导程为5mm，行程为160mm。行程限位采用GXL-8FU电感式接近开关，感应距离为0mm～1.8mm。

2 总体设计方案

　　工作台的运动控制主要为位移和速度控制，位移控制的起始零点通过接近开关定位，启动工作台控制系统时首先进行归零点定位，指定的位移量都以此零点为基准；电机速度控制通过给定脉冲信号的频率F来实现，工作台移动的速度取决于指令脉冲数N、脉冲信号频率F和丝杠导程L。

　　工作台的零点定位和超程限位由高精度电感式接近开关实现，为保证安全，超程限位采用两个近距离排列的接近开关1B2和1B3实现；为保证机械传动精度，采用滚珠丝杠螺母副和滑动导轨，并要保证其装配精度，伺服电机转轴与丝杠通过联轴器连接；电气控制系统和机械传动组件安装在同一个金属板上，并设有必要的保护措施。

3 硬件控制电路设计

　　3.1 伺服电机和驱动器的接线

　　安川SGDA伺服驱动器由供电电源、1CN、2CN、操作器和电机电源接口5个主要部分组成。供电电源接口接220V交流电，并带有必要的保护和滤波电路；1CN接口和上位控制器相连以实现电机的运动控制；2CN接口和编码器相连，从而构成伺服电机的半闭环控制；操作器接口用于设定驱动器内部参数，如电子齿轮比、电机运行方式等；电机电源接口给伺服电机提供一定频率的脉冲信号，从而带动电机转动。伺服电机和驱动器的接线图如图2所示。

　　1CN共有36个引脚，对于位移控制来说并不是每个引脚都要用到，几个常用引脚的含义见表1。在完成伺服驱动器内部参数设置后，各引脚和接线便可确定。

　　中间继电器KAl接在报警电路中，当电机正常工作时1CN--34、1CN-35引脚问为通路，KA1线圈得电j当有故障报警时1CN-34、1CN-35引脚同断开，KAl线圈失电。设置驱动器参数允许正转侧驱动禁止，当工作台靠近行程限位1B2时，中间继电器KA2得电，从而断开1CN～16引脚电路，禁止电机正转。