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12-1. 12-2. 12-3. 12-4. 12-5. 12-1. 12-1. 雖然在第十章已有示範幾個交流電動機的控制範例，但在可程式控制器的控制範疇上乃顯得不足，故在本章節增添工業界上常用的直流馬達、步進馬達、七段顯示器、指撥開關、近接開關 (Sensor) 及蜂鳴器綜合應用，期望藉由簡易控制範例增強讀者對於 FX2/FX2N 可程式控制器應用使用上的能力。. 12-1 PLC 搭配 VEXTA 驅動器的步進馬達控制. 12-1. 12-1. 圖 12-1. 12-1. 12-1. 圖 12-2 PLC D/I 接線. 12-1.

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  1. 12-1 12-2 12-3 12-4 12-5

  2. 12-1 12-1 雖然在第十章已有示範幾個交流電動機的控制範例，但在可程式控制器的控制範疇上乃顯得不足，故在本章節增添工業界上常用的直流馬達、步進馬達、七段顯示器、指撥開關、近接開關(Sensor)及蜂鳴器綜合應用，期望藉由簡易控制範例增強讀者對於FX2/FX2N可程式控制器應用使用上的能力。

  3. 12-1 PLC搭配VEXTA驅動器的步進馬達控制 12-1

  4. 12-1 圖12-1

  5. 12-1

  6. 12-1 圖12-2PLC D/I 接線

  7. 12-1 圖12-3PLC D/O與驅動器接線

  8. 動作說明 1.假設工作台位置在左極限，設定位移量的脈波數為D2 (20000 Pulse)，當SW1(X001)ON及PB1(X000)按下。執行平台由左邊往右移動。輸出脈波頻率在T1(1秒)時間內由A(500Hz)提升到B(10000Hz)，然後在B－C段保持等速。當輸出脈波量達到欲減速位置時，輸出脈波頻率在T2(1秒)時間內由C(10000Hz)降低到D(500Hz)，直到馬達右移到預定位之位置後停止。 12-1 圖12-4

  9. 2.當SW1(X001)OFF及PB1(X000)按下執行平台由右邊往左移動。輸出脈波頻率在T1(1秒)時間內由A(500Hz)提升到B(10000Hz)，然後在BC段保持等速。當輸出脈波量達到欲減速位置時，輸出脈波頻率在T2(1秒)時間內由C(10000Hz)降低到D(500Hz)，直到馬達左移到預定位之位置後停止。2.當SW1(X001)OFF及PB1(X000)按下執行平台由右邊往左移動。輸出脈波頻率在T1(1秒)時間內由A(500Hz)提升到B(10000Hz)，然後在BC段保持等速。當輸出脈波量達到欲減速位置時，輸出脈波頻率在T2(1秒)時間內由C(10000Hz)降低到D(500Hz)，直到馬達左移到預定位之位置後停止。 3.當馬達右移到右極限(X002)，或左移到作極限(X003)時，脈波輸出(Y000)應立即停止，並將馬達左移(Y002)或右移(Y001)的控制輸出點OFF。 4.當BP2(X004)按下，運轉中馬達應即時停止。 12-1

  10. 12-1

  11. 程式說明： 1.脈波輸出[PLSY]指令說明 12-1 (1)指令意義：產生所指定的的頻率及數量的脈波指令。 ：指定頻率2～20,000(Hz)。其內容可於命令已動作中作變更。 ：指定脈波產生量，16位元時1～32,767，32位元時為2,147,483,647。當指定為0時，則無限制產生脈波。其內容不可於命令已動作中作變更。 ：指定脈波輸出點〈Y000或Y001〉。請選用電晶體輸出PLC。

  12. (2)輸出脈波數儲存在D8136(下位)，D8137(上位)。 (3)當X001是OFF時，輸出會發生中斷。若再度ON時，會從最初動作開始執行，當連續脈波產生時，X001為OFF時則Y000為OFF。 2.傾斜信號[RAMP]指令說明 (1)指令意義：先將初期值和目標值分別寫入D10，D12內，在X000為ON時，D0的值會由D10數值開始經所設定的n次掃描時間(K1000表示1000*1ms)變為D12數值。 12-1

  13. (2)移動結束後，旗標M8029為ON，D0的值會被復歸為D10的數值。 (2)移動結束後，旗標M8029為ON，D0的值會被復歸為D10的數值。 (3)依模式旗標M8026的ON/OFF，D0的內容值如下圖所示： 3.階梯圖說明 (1)STEP 0～38：指定總行程20000Pulse到D2，起始頻率500Hz到D10，最高頻率10000Hz到D12，並將記錄運轉中Pulse數的D8136跟D8137初始化。 (2)STEP 39：計算現行位置(D8136)與目的位置(D2)的路程差，並將剩餘脈波數結果存到D4。 12-1 圖12-5

  14. (3)STEP 53：當D4開始小於欲減速的位置(目的位置的前9500Pulse處)時，M2設為ON。 (4)STEP 67～90：M2是ON時的瞬間，清除現行頻率D0，並將D10與D12的資料交換。 (5)STEP 91：M1為ON時，D0於1秒的時間內，由D10遞增或遞減至D12，然後保持加工的脈波頻率輸出至Y0。 (6)STEP102：以D0值的頻率送出Pulse數至Y000的輸出點，直到D8136，D8137的內容值等於D2，D3。 (7)STEP119：X001 ON，X002 OFF，Y001(右移)輸出。 (8)STEP122：X001 OFF，X003 OFF，Y002(左移)輸出。 12-1

  15. PLSR指令實現步進馬達控制程式設計 由於上列12-1的範例是採用PLSY應用指令的非對稱式控制方式，本節將採用PLSR應用指令的對稱梯形速度控制曲線去實現步進馬達的定位控制，如此可以大幅降低程式設計的困難度，其程式和說明如下： 12-1

  16. 程式說明： 1.附加減速的脈波輸出[PLSR]指令說明： 12-1 圖12-6

  17. (1)指令意義：具有加減速機能脈波指令。 ① ：設定最高頻率數(Hz) 可設定範圍：10～20000(Hz)，頻率為指定的10倍數，指定個位數時請刪除。最高頻率指定1/10為可減速時的一次變速量(Hz)。 ② ：總輸出脈波數(Pulse) 可設定範圍： 16位元演算時，為110～32767(Pulse)。 32位元演算時，為110～2147483647(Pulse)。  未滿110的設定值時，脈波輸出不正常。 ③：加減速時間(ms) 可設定範圍：5000ms以下，但請遵守下列  ～ 條件。 12-1

  18. 加速時間：請在PLC掃描間的最大值(D8012的值以上)10倍以上，若未滿10倍以上時，加減速時序不會穩定。加速時間：請在PLC掃描間的最大值(D8012的值以上)10倍以上，若未滿10倍以上時，加減速時序不會穩定。 • 加減速可設的最小值，如下所示： • 設定在上式以上時，加減速時間的誤差會變大，未滿9000/S1的設定值時，以9000/S1來運轉。 • 加減速時間可設定的最大的設定值，如下所示。 • ③ ：指定脈波輸出點〈Y000或Y001〉，請選用電晶體輸出之 PLC。 12-1

  19. (2)此命令輸出頻率為2～20000Hz，最高速和加減速的變速速度超過此範圍時，會自動的加或減到此範圍。 (2)此命令輸出頻率為2～20000Hz，最高速和加減速的變速速度超過此範圍時，會自動的加或減到此範圍。 (3)當X001設定OFF時，輸出會發生中斷，須再度ON之後，再重新開始。 (4)命令動作中，運算元變更時，不會馬上反應在運轉上。所以變更內容時，要在下一次的命令驅動時才生效。 (5)Y000或Y001輸出脈波數會儲存在下列特殊暫存器裡： Y000的輸出脈波數：D8140(下位)、D8141(上位)。 Y001的輸出脈波數：D8142(下位)、D8143(上位)。 Y000、Y001合計的總輸出脈波數：D8136(下位)、D8137(上位)。 12-1

  20. 2.階梯圖程式說明： (1)STEP 0～15：指定總行程20000Pulse到D0，並將記錄運轉中脈波數的D8140跟D8141初始化。 (2)STEP 16：設定最高頻率為10000Hz，總輸出脈波數為D0，加減速時間為1000ms，輸出脈波為Y000。 (3)STEP32：X001 ON，X002 OFF，Y001(右移)輸出。 (4)STEP35：X001 OFF，X003 OFF，Y002(左移)輸出。 12-1

  21. 12-2 12-2 利用時間脈波(M8011)控制步進馬達 步進馬達的控制流程為(1)脈波產生器，(2)微電腦控制器，(3)驅動放大器，(4)步進馬達，(5)負載。在上一個例題中，(2)(3) 的部分由VEXTA的驅動器負責，而在這一個範例裡，我們將透過四個電晶體輸出點( Y000 ～Y003)來達到步進馬達的單相激磁控制，而電子驅動放大器電路的部分，在此將不另行介紹。 使用器材 12-2

  22. 12-2 圖12-7 圖12-8

  23. 可程式控制器I/O定義 12-2 硬體接線

  24. 動作說明 1.利用PLC內部之時間暫存器M8011 (100Hz)產生之脈波，透過電晶體輸出接點(Y000～Y003)，以1相位激磁 (參考圖12-6) 的方式來驅動步進馬達。 2.當X000為ON時，馬達開始轉動，且X001為ON時，馬達正轉，而X001是OFF時，馬達則反轉。當X000是OFF時，馬達則停止轉動。 3.因為馬達本身有慣性作用，為考量馬達之使用壽命，當馬達進行正反轉切換(X002)時，必須有0.5秒的停滯時間。 4.利用M8011之上緣及下緣觸發特性，當X002為ON時，馬達是以全速運轉；當X002是OFF時，馬達是以半速運轉。 12-2

  25. 程式設計 12-2

  26. 12-3 12-3 七段顯示器與直流馬達控制 使用器材 12-3

  27. 模組示意圖 12-3 圖12-9　直流馬達模組示意圖 由圖12-8可知，當馬達逆時針旋轉一圈時，近接開關將會輸出4個數位訊號，意即當馬達旋轉90度時，會產生一個數位信號。

  28. 可程式控制器I/O定義 12-3

  29. 12-3

  30. 12-3

  31. 動作說明 1.當按一下PB1(X000)時，馬達開始逆時針轉動，此時，若再按一下PB1(X000)時，馬達立即停止轉動。 2.透過近接開關(X001)，將馬達旋轉圈數顯示在七段顯示器上。(4個訊號表示一圈) 3.當PB2(X002)按下時，七段顯示器上的數值全為零。 12-3

  32. 程式設計 12-3

  33. 12-4 12-4 指撥開關與馬達控制 使用器材 12-4

  34. 指撥開關示意圖 12-4 圖12-10 單一指撥開關之輸出範圍為0～9。

  35. 可程式控制器I/O定義 12-4

  36. 硬體接線 12-4

  37. 12-4

  38. 12-5 12-5 七段顯示器、指撥開關與步進馬達控制 使用器材 12-5

  39. 可程式控制器I/O定義 12-5

  40. 硬體接線 12-5

  41. 12-5

  42. 動作說明 1.設定好指撥開關數值以表示馬達欲旋轉的圈數，01表示旋轉1圈後停止，02表示旋轉2圈後停止，以此類推至99圈。 2.當按下PB1 (X010)時，步進馬達開始轉動(以兩相位激磁旋轉)，並將即時的馬達旋轉圈數顯示在七段顯示器上，直到馬達旋轉至指撥開關設定的圈數後停止。 3.當步進馬達在運行中，再按下PB1時，馬達立即停止，但七段顯示器不歸零。當再次按下PB1時，步進馬達繼續旋轉，七段顯示器繼續累計顯示。 4.當任何時候按下PB2 (X011)時，馬達立即停止轉動，再按下PB1時，馬達開始運轉，七段顯示器由零開始計數。 12-5

  43. 12-5

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