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伺服电机控制系统由几个部分组成,分别是:工控机、西门子PLC 、功能模块FM353、伺服驱动器SJDE-04A、伺服电机SJME04A,如图3-1所示。其中工控机上实现人机界面,使操作员能够实时查看电机状态和对电机进行操作;西门子PLC上实现运行控制程序,并根据运行结果控制功能模块FM353工作;功能模块FM353与伺服驱动器相连,控制电机按相应的方式转动;驱动器则用来驱动电机运转,将低电平信号转换为伺服电机需要电平,并为伺服电机提供能量;伺服电机按操作员预期进行转动,驱动柱式调压器调节电压。 工控机与西门子PLC CPU通过以太网相连,西门子PLC CPU与功能模块FM353通过背板总线进行通信,功能模块FM353与驱动器SJDE-04A之间的信号则通过接口连线传递,驱动器SJDE-04A与伺服电机SJME04A之间的通信则是由安川公司特殊总线接口实现。通信连线中,只有功能模块FM353与驱动器SJDE-04A之间需要根据所需功能调研并实验后实现,其他的连线则都可以通过各自的标准接口实现。 用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械运动或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计,专为在工业环境应用而设计的。可编程逻辑控制器具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点,所以对于具有高频和高压干扰的加速器来说,选择可编程逻辑控制器作为下位控制器的最佳选择,根据被控加速器的系统结构以及特点,决定采用西门子S7-300型PLC作为可编程控制单元。 柱式调压器选择安川伺服电机SJME04A作为柱式调压器驱动电机,其有两款驱动器,分别是SJDE-04A和SJDE_02ANA,其中,SJDE-04A价格较低,仅可采用位置控制,控制方便简单,而SJDE_02ANA,价格较高,但可以采用转矩、位置、速度控制,接口复杂,且需要其公司提供的配套控制器来控制。由于柱式调压器只需要实现简单位置控制,而且加速器的控制器为西门子PLC,所以为了方便配套,选择SJDE-04A作为该伺服电机驱动器,同时选择西门子PLC的功能模块FM353作为伺服电机的控制单元。 FM353能够提供的最大频率为200KHz,当伺服电机驱动器使用1000P/REV档位时,控制器输出频率为50KHz,伺服电机即可达到额定速度3000r/min,当使用2500P/REV档位时,控制器输出频率为200KHz时,电机转速达到2400 r/min。实际运行中可根据具体需要选择FM353频率和伺服驱动器档位。在本文中,选择2500P/REV档位,该档位相对1000 P/REV档位来说有更大的驱动能力和更高的精度。 |
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