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伺服电动机控制系统研究
摘要：基于PLC对伺服电动机的控制系统，研究了其控制系统的原理设计图、触摸屏控制界面、伺服驱动参数设置、PLC程序设定等。该控制系统，可以使用PLC对伺服电动机直接进行控制，具有操作简单、运行可靠、覆盖范围广等特点，且拥有极大应用价值。
关键词：PLC伺服电动机；控制系统设计；触摸屏
0引言
随着PLC技术、变频技术和伺服控制技术的迅猛普及和推广，以步进电动机和伺服电动机为执行元件的定位控制技术在工业生产中得到了越来越广泛的应用。伺服电动机不但能够实现精准的速度控制，而且能够实现精准的角度（位置）及其转矩控制，具有较强的动态特点[1]。本文选用西门子S7-200SMART型PLC，利用其模拟量输出直接控制伺服电动机的转矩、转速及正反转运动等。将输入端与触摸屏Smart700IE连接通信并设计PLC控制程序，从而实现所设计系统可以精准控制伺服电动机的运动，实现其应用价值。
1伺服电动机的控制系统简介
本文所论述的控制系统由PLC、伺服电动机、伺服驱动器、减速器和触摸屏构成。编写触摸屏控制程序以及设计其界面可以实现对伺服电动机的手动控制以及自动控制。当控制模式为手动控制时，可以控制电动机的正反转以及电动机输出的扭矩。当控制模式为动控制时则可以实现电动机输出扭矩的线性变换，即当时间参数t固定，每过驻t秒，电动机输出扭矩线性增长直到达到电动机设定输出扭矩的最大值。当按下停止按钮，伺服电动机停止运作。

2PLC控制系统硬件


由于PLC一端需要与触摸屏通信，另一端需要连接电动机驱动器，因此本装置选用西门子旗下的S7-200SMART型号的PLC。内置以太网接口，其可以在各种场合中实现监测，监控及其自动化功能[8]，同时还可以进行联网操作从而实现复杂的控制功能。完全可以实现复杂的自动化控制。本文的控制系统主要表现在模拟量方面，以输入输出信号的类别并按照I/0点数20~30%备用量原则，选用CUP型号为ST20，在PLC中插入的信号板（SBAQ01）具有一路模拟量输出。

本设备选用三菱伺服电动机HC－KFS23伺服驱动器和MR－J2S－A系列。三菱伺服电动机（HC－KFS23）拥有良好的高速性能，实现了位置、速度和扭矩的最佳匹配，克服了步进电机的故障。一般的额定旋转速度达到2000～3000rpm[6]。耐过载能力强可以承受3倍的额定扭矩负荷，适合需要负荷瞬间变动和快速启动的情况。低速稳定运行、不会发生电动机的不正常运行。且电机加减速动态响应时间短。产生的热量和噪音在几十毫秒内显著减少。三菱旗下的伺服放大器MR－J2S－A系列在MR-J2系列的基础上升级，有着更高的性能和更高的功能。该控制方式包括位置控制、速度控制、扭矩控制。以及它们之间的组合切换控制方式[7]。三菱通用交流伺服放大器MR－J2S－A系列使用更方便，具备优秀的自动调谐性能和机械分析功能，可以让电动机输出扭矩更加平滑。

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