使用來自PLC的脈沖輸出是獲得簡單運(yùn)動(dòng)的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。大多數(shù)（如果不是全部）PLC制造商提供了一種使用脈沖序列信號控制伺服和步進(jìn)的方法。因此，當(dāng)一臺(tái)簡單的機(jī)器只需要在電動(dòng)推桿上的兩個(gè)或三個(gè)軸上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化時(shí)，脈沖輸出比使用模擬信號更容易設(shè)置、接線和編程。它的成本也可能低于使用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)，如以太網(wǎng)/IP。因此，讓我們看一下在控制器和電機(jī)之間使用驅(qū)動(dòng)器或放大器控制步進(jìn)電機(jī)或伺服，重點(diǎn)是控制器或分度器使用的脈沖信號。

脈沖序列基礎(chǔ)知識

步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的脈沖控制版本可以在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)。這意味著控制器至少需要向驅(qū)動(dòng)器提供兩個(gè)控制信號。有兩種方法可以提供這些信號，不同的制造商稱它們?yōu)椴煌臇|西。有兩種常用的方式來指代您正在使用的兩種控制信號方案：“1P模式”，也稱為“步進(jìn)/方向模式”，以及“2P模式”，稱為“CW / CCW模式”或順時(shí)針/逆時(shí)針模式。兩種模式都需要從控制器到驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)控制信號。

在1P模式下，一個(gè)控制信號是脈沖序列或“步進(jìn)”信號。另一個(gè)信號是方向輸入。如果方向輸入導(dǎo)通，并且步進(jìn)輸入端存在脈沖信號，則電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。相反，如果方向信號關(guān)閉并且步進(jìn)輸入上存在脈沖信號，則電機(jī)將向另一個(gè)方向或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。無論需要什么方向，脈沖序列始終位于同一輸入端。

在2P模式下，兩個(gè)信號都是脈沖序列。一次只有一個(gè)輸入具有頻率，因此如果存在CW脈沖序列，則電機(jī)旋轉(zhuǎn)CW。如果存在 CCW 脈沖序列，則電機(jī)旋轉(zhuǎn) CCW。哪個(gè)輸入接收脈沖序列取決于所需的方向。

控制器輸出的脈沖使電機(jī)移動(dòng)。電機(jī)為驅(qū)動(dòng)器脈沖輸入上的每個(gè)脈沖旋轉(zhuǎn)一個(gè)增量單元。例如，如果兩相步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn) 200 個(gè)脈沖 （ppr），則一個(gè)脈沖使電機(jī)旋轉(zhuǎn) 1/200 轉(zhuǎn)或 1.8 度，200 個(gè)脈沖將使電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈。

當(dāng)然，不同的電機(jī)有不同的分辨率。步進(jìn)電機(jī)可以微步進(jìn)，每轉(zhuǎn)提供數(shù)千個(gè)脈沖。此外，伺服電機(jī)通常具有每轉(zhuǎn)數(shù)千個(gè)脈沖作為其最小分辨率。無論電機(jī)分辨率如何，來自控制器或分度器的脈沖使其僅旋轉(zhuǎn)一個(gè)增量單元。

電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度取決于脈沖的頻率或速度。脈沖越快，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)越快。在上面的例子中，對于具有 200 ppr 的電機(jī)，每秒 200 個(gè)脈沖 （pps） 的頻率將以每秒一轉(zhuǎn) （rps） 或每分鐘 60 轉(zhuǎn) （rpm） 的速度旋轉(zhuǎn)電機(jī)。將電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈 （ppr） 所需的脈沖越多，必須發(fā)送脈沖的速度就越快才能獲得相同的速度。例如，具有 1，000 ppr 的電機(jī)需要具有與具有 200 ppr 的電機(jī)相同的脈沖頻率倍才能達(dá)到相同的轉(zhuǎn)速。數(shù)學(xué)很簡單：

rps = pps/ppr （每秒旋轉(zhuǎn)數(shù) = 每秒脈沖數(shù)/每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）rpm = rps（60）

控制脈沖

大多數(shù)控制器都有一種方法來確定電機(jī)是否應(yīng)該旋轉(zhuǎn)CW或CCW，并將適當(dāng)?shù)乜刂菩盘枴Q句話說，程序員通常不需要弄清楚要打開哪些輸出。例如，許多PLC具有使用脈沖信號控制運(yùn)動(dòng)的功能，無論控制器配置為1P還是2P模式，該功能都會(huì)自動(dòng)控制輸出以獲得正確的旋轉(zhuǎn)方向。

考慮兩個(gè)動(dòng)作作為一個(gè)簡單的例子。兩次移動(dòng)都是 1，000 個(gè)脈沖。一個(gè)是積極的方向，另一個(gè)是消極的方向?？刂破鞔蜷_適當(dāng)?shù)妮敵觯瑹o論是使用 1P 還是 2P，以使電機(jī)在命令的脈沖數(shù)為 1，000 時(shí)沿正方向（通常為 CW）旋轉(zhuǎn)。另一方面，如果程序命令?1，000個(gè)脈沖，控制器將打開適當(dāng)?shù)妮敵鲆韵蜇?fù)方向移動(dòng)（通常是CCW）。因此，程序員沒有必要通過使用程序中的代碼來選擇要使用的輸出來控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向?？刂破鲿?huì)自動(dòng)執(zhí)行此操作。

控制器和驅(qū)動(dòng)器通常允許用戶通過撥碼開關(guān)或軟件選擇設(shè)置來選擇脈沖類型。請務(wù)必確?？刂破骱万?qū)動(dòng)程序的設(shè)置相同。否則，操作可能會(huì)不穩(wěn)定或根本不起作用。

絕對和增量移動(dòng)

運(yùn)動(dòng)控制編程中最常見的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)命令是增量和絕對移動(dòng)命令。絕對和增量移動(dòng)的概念使許多用戶感到困惑，無論使用哪種電機(jī)控制方法。但是，無論電機(jī)是通過脈沖、模擬信號還是以太網(wǎng)/IP 或 Ethercat 等網(wǎng)絡(luò)控制的，此信息都適用。

首先，如果電機(jī)上有編碼器，則其移動(dòng)類型與編碼器類型無關(guān)。其次，無論有絕對式或增量編碼器，還是根本沒有編碼器，都可以進(jìn)行絕對和增量移動(dòng)。

當(dāng)使用電機(jī)移動(dòng)線性軸（例如滾珠絲杠致動(dòng)器）時(shí)，致動(dòng)器的一端與另一端之間的距離（顯然）是有限的。換句話說，如果滑塊位于執(zhí)行器的一端，則電機(jī)只能旋轉(zhuǎn)以移動(dòng)，直到滑塊到達(dá)另一端。這是描邊長度。例如，在行程為 200 mm 的執(zhí)行器上，執(zhí)行器的一端通常是“零”或原位。

絕對移動(dòng)將滑塊運(yùn)送到指揮位置，而不管其當(dāng)前位置如何。例如，如果當(dāng)前位置為零，并且命令的移動(dòng)為 100 mm，則控制器會(huì)發(fā)送足夠的脈沖將執(zhí)行器向前移動(dòng)到 100 mm 標(biāo)記并停止。

但是，如果執(zhí)行器的當(dāng)前位置為 150 mm，則 100 mm 的絕對移動(dòng)將使控制器在負(fù)方向上發(fā)送脈沖，使執(zhí)行器向后移動(dòng) 50 mm 并停止在 100 mm 位置。

請注意，無論選擇 1P 還是 2P 模式，移動(dòng)命令的工作方式都相同。

實(shí)際用途

使用脈沖控制最常見的問題是接線。信號經(jīng)常意外地反向連接。在2P模式下，這意味著CCW輸出連接到CW輸入，反之亦然。在1P模式下，表示脈沖信號輸出連接到方向輸入，方向信號輸出連接到脈沖輸入。

在2P模式下，這種接線錯(cuò)誤使電機(jī)在被命令轉(zhuǎn)為CCW時(shí)旋轉(zhuǎn)CW，在被命令轉(zhuǎn)為CW時(shí)使電機(jī)旋轉(zhuǎn)CW。在 1P 模式下，問題更難診斷。如果信號被交換，控制器將脈沖序列發(fā)送到方向輸入，而方向輸入則不執(zhí)行任何操作。它還會(huì)向步進(jìn)輸入發(fā)送方向變化（根據(jù)方向打開或關(guān)閉信號），這可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)旋轉(zhuǎn)脈沖。一個(gè)運(yùn)動(dòng)脈沖通常很難看到。

使用2P模式可以更輕松地進(jìn)行故障排除，并且對于那些在此類運(yùn)動(dòng)控制方面沒有太多經(jīng)驗(yàn)的人來說通常更容易理解。

這是一種確保盡可能少地花費(fèi)時(shí)間對脈沖軸和方向軸進(jìn)行故障排除的方法。它讓工程師一次專注于一件事。這應(yīng)該可以防止您花費(fèi)數(shù)天時(shí)間試圖找出阻止運(yùn)動(dòng)的接線錯(cuò)誤，卻發(fā)現(xiàn)PLC中的脈沖輸出功能配置不正確，并且您從未輸出脈沖。

確定要使用的脈沖模式，并對所有軸使用相同的模式。

將控制器設(shè)置為正確的模式。

將驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為正確的模式。

在控制器中創(chuàng)建最簡單的程序（通常是點(diǎn)動(dòng)功能），以便可以命令電機(jī)以低速向一個(gè)方向或另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。

命令CW移動(dòng)并觀察控制器中的任何狀態(tài)，以指示正在輸出脈沖。

--這可能是控制器輸出上的LED，也可以是狀態(tài)標(biāo)志，如PLC中的忙標(biāo)志。還可以監(jiān)控控制器中的脈沖輸出計(jì)數(shù)器，以查看其值是否在變化。

--電機(jī)不需要連接到輸出脈沖。

沿 CCW 方向重復(fù)測試。

如果兩個(gè)方向的脈沖輸出都成功，請繼續(xù)前進(jìn)。如果沒有，則必須首先弄清楚編程。

將控制器連接到驅(qū)動(dòng)程序。

單向點(diǎn)動(dòng)電機(jī)。如果有效，請執(zhí)行步驟 10。如果不起作用，請檢查接線。

以相反方向點(diǎn)動(dòng)電機(jī)。如果它有效，你就成功了。如果不起作用，請檢查接線。

在第一階段浪費(fèi)了許多時(shí)間，因?yàn)槊}沖頻率低到足以使電機(jī)旋轉(zhuǎn)得非常慢，例如 1/100 rps。如果你判斷是否正在運(yùn)行的唯一方法是觀察電機(jī)軸，它可能看起來不像是在低速移動(dòng)，導(dǎo)致人們相信它沒有發(fā)出脈沖。最好在為測試設(shè)置速度之前，根據(jù)電機(jī)分辨率和應(yīng)用參數(shù)計(jì)算安全速度。有些人認(rèn)為他們可以通過猜測來設(shè)置可用速度。但是，如果電機(jī)需要 10，000 個(gè)脈沖才能旋轉(zhuǎn)一圈，并且脈沖頻率設(shè)置為 1，000 pps，則電機(jī)移動(dòng)一圈將需要 10 秒。相反，如果電機(jī)需要 1，000 個(gè)脈沖才能移動(dòng)一圈，并且脈沖頻率設(shè)置為 1，000，則電機(jī)將每秒移動(dòng)一圈或 60 rpm。如果電機(jī)連接到運(yùn)動(dòng)距離有限的滾珠絲杠致動(dòng)器等負(fù)載上，則對于測試來說可能太快了。觀察顯示脈沖輸出的指示器（LED 或脈沖計(jì)數(shù)器）至關(guān)重要。

實(shí)際應(yīng)用的計(jì)算

用戶最終通常會(huì)使用HMI以脈沖單位而不是毫米等工程單位顯示機(jī)器的距離和速度。通常，程序員急于讓機(jī)器工作，而不是花時(shí)間確定機(jī)器單位并將其轉(zhuǎn)換為工程單位。以下是一些有助于解決此問題的提示。

如果您知道電機(jī)的步進(jìn)分辨率（每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）和電機(jī)每轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)量（mm），則命令脈沖常數(shù)計(jì)算為分辨率/每轉(zhuǎn)距離，或每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)/每轉(zhuǎn)距離。

該常數(shù)可以幫助找到移動(dòng)特定距離所需的脈沖數(shù)：

當(dāng)前位置（或距離）=脈沖計(jì)數(shù)/命令脈沖常數(shù)。

要將工程單位轉(zhuǎn)換為脈沖，請首先確定確定給定移動(dòng)所需的脈沖數(shù)的常數(shù)。假設(shè)在上面的例子中，電機(jī)需要 500 個(gè)脈沖才能旋轉(zhuǎn)一圈，而一圈是 10 毫米。計(jì)算常數(shù)可以通過將 500 （ppr） 除以 10 （mm p/r） 來完成。因此，常數(shù)為 500 脈沖/10 mm 或 50 脈沖/mm。然后可以使用該常數(shù)來計(jì)算給定距離移動(dòng)所需的脈沖數(shù)。

例如，要移動(dòng) 15 mm，15 mm × 50 ppm = 750 個(gè)脈沖。

要將脈沖計(jì)數(shù)器讀數(shù)轉(zhuǎn)換為工程單位，只需將脈沖計(jì)數(shù)器值除以命令脈沖常數(shù)即可。因此，如果脈沖計(jì)數(shù)器讀數(shù)為 6，000，除以從上述示例計(jì)算的命令脈沖常數(shù)，則執(zhí)行器位置將為 6，000 個(gè)脈沖/50 ppm = 120 mm。要以毫米為單位命令速度并讓控制器以 Hz（每秒脈沖數(shù)）計(jì)算適當(dāng)?shù)念l率，必須首先確定速度常數(shù)。

這是通過查找命令脈沖常數(shù)（如上所示）來完成的，但單位會(huì)發(fā)生變化。換句話說，如果電機(jī)輸出 500 ppr 并且執(zhí)行器每轉(zhuǎn)移動(dòng) 10 毫米，那么如果每秒命令 500 個(gè)脈沖，則執(zhí)行器每秒移動(dòng) 10 毫米。將每秒 500 個(gè)脈沖除以每秒 10 毫米，得出每秒 50 個(gè)脈沖/毫米。因此，將目標(biāo)速度乘以 50 會(huì)產(chǎn)生正確的脈沖頻率。

公式相同，但單位不同：

速度常數(shù)（以 pps 為單位）= 每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)/每轉(zhuǎn)

距離 脈沖速度 （pps） = （速度常數(shù)） ×速度（毫米

） 使用使用脈沖序列信號來控制運(yùn)動(dòng)的設(shè)置起初可能看起來令人生畏，但是，在開始時(shí)密切關(guān)注控制器和驅(qū)動(dòng)器上的信號類型和設(shè)置可以減少制作它所花費(fèi)的時(shí)間 工作。此外，如果人們花時(shí)間立即進(jìn)行一些基本計(jì)算，對速度和距離進(jìn)行編程將更容易，機(jī)器操作員將在他們的HMI上顯示更直觀的信息。