1 引言
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當今自動化控制產品日新月異，相同功能的實現有各種各樣不同的方式。比如很多設備上都要使用的定位控制的實現就有很多種方法。有的利用單片機結合伺服系統實現定位控制；有的使用plc高速脈衝輸出功能或配定位單元結合伺服系統實現；還有的利用變頻器的多段速控制來實現定位控制。但不同的定位控制系統有不同的特點，成本也有很大的差異，於是針對不同的設備對精度和響應速度的要求，選用合適的定位控制系統以實現最優的性價比就非常必要。本文介紹一個高性價比的，應用臺達plc的高速計數器和與變頻器通訊的功能來實現的定位控制的例子。
2 控制實例
切紙機械是印刷和包裝行業最常用的設備。其完成的最基本動作是:把待裁切的材料送到指定位置，然後進行裁切。其控制的核心就是一個單軸的位置控制。我們已經成功的利用plc對變頻器的端子進行控制，實現多段速調速，從而完成這個單軸控制。因為考慮到控制成本和操作的方便性，我們又應用臺達的esplc和vfd-b變頻器通過通訊來實現這個位置控制。
3 系統的構成
plc作為控制的核心，主要用來接收編碼器的反饋信號實現對當前位置的檢測，通過和設定值的比較用通訊功能來控制變頻器的輸出頻率從而實現精確定位。同時通過hmi可以方便的設定plc的一些內部寄存器值進行人機互動，並且變頻器的工作頻率可以在hmi上方便修改和直觀顯示。臺達的dvp系列plc都具有兩個通訊口，com1是rs232，com2是rs485，支持modbus ascii/rtu通訊格式，通訊速率最高可達115200bps，兩通訊口可以同時使用。所以無需用任何擴展模塊就可以實現既可連接用於參數設置的人機界面又可用通訊的方式控制變頻器等其它設備。並且dvp系列plc提供了針對modbus ascii/rtu模式的專用通訊指令，這樣在編寫通訊程序時就可以大大簡化，無需像用串行數據傳送指令rs那樣要進行複雜的校驗碼計算和遵循複雜的指令格式。臺達的vfd系列變頻器內建有單獨的rs-485串聯通訊界面，並且也遵循modbus ascii/rtu通訊格式(vfd-a系列除外)。基與這些特點選用了性價比優異的dvp es plc和vfd-b變頻器。整個系統的結構圖如圖1所示。
圖1 控制系統框圖
圖2 實現顯示當前位置的高速計數程序段
4 plc的i/o分配
由於使用了通訊控制，可以省去用於控制變頻器的五個輸出點，plc輸出點的使用減少了。因此選用了dvp14es00r2和一個擴展模塊dvp08xm11n。i/o點的分配見表1。需要注意的是dvp14es plc的擴展模塊地址輸入點是從x20開始，輸出點是從y20開始。
表1 plc i/o分配表
5 es系列plc高速計數器應用
此工程中所選編碼器解析度為500p/r，機器原系統配置編碼器解析度為200p/r，理論精度比過去提高兩倍以上。電機為1450r/min，傳動系統減速比為2.4。由此可計算出額定轉速下編碼器輸出的最高脈衝頻率為：1450r/min÷60s/min÷2.4×500p/r≈5khz。
儘管臺達es系列的高速計數器功能不算強大，其x0和x1可以接受的最高頻率為20khz的脈衝，但在這個系統中還是足以勝任的。為了簡化程序中的計算，採用了兩個高速計數器c235和c236。c235通過計算所有前進後退的脈衝數，再進行換算後用於顯示進給機構的當前位置，此功能實現的程序段見圖2所示。其程序中的m45和m47用於濾除定位完成後裁切過程中或其它震動造成的編碼器輸出的誤脈衝，以實現位置的精確性。
c236用於進行精確定位。定位過程是這樣的，每次進給機構需要定位工作時，通過計算把需要的脈衝數送到c236，不論進給機構前進還是後退，c236進行減計數，同時對c236中的數值進行比較，根據比較結果控制變頻器的輸出頻率，實現接近設定值時進給速度變慢的三段速度控制，從而達到精確定位。精確定位時的高速計數器程序如圖3所示。其中m83、m84用來觸發寫變頻器運轉方向的數據，m85、m86，m87都用來觸發寫變頻器運轉速度的數據。