使用來(lái)自PLC的脈沖輸出是獲得簡(jiǎn)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(hào)控制伺服和步進(jìn)的方法。因此，當(dāng)一臺(tái)簡(jiǎn)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(hào)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(hào)。

脈沖序列基礎(chǔ)知識(shí)

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(hào)。有兩種方法可以提供這些信號(hào)，不同的制造商稱它們?yōu)椴煌臇|西。有兩種常用的方式來(lái)指代您正在使用的兩種控制信號(hào)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(hào)。

在1P模式下，一個(gè)控制信號(hào)是脈沖序列或“步進(jìn)”信號(hào)。另一個(gè)信號(hào)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(hào)，則電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。相反，如果方向信號(hào)關(guān)閉并且步進(jìn)輸入上存在脈沖信號(hào)，則電機(jī)將向另一個(gè)方向或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。無(wú)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(hào)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(wú)論電機(jī)分辨率如何，來(lái)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(duì)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(jiǎn)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(lái)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?hào)。換句話說(shuō)，程序員通常不需要弄清楚要打開(kāi)哪些輸出。例如，許多PLC具有使用脈沖信號(hào)控制運(yùn)動(dòng)的功能，無(wú)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(jiǎn)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。控制器打開(kāi)適當(dāng)?shù)妮敵?，無(wú)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(kāi)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(méi)有必要通過(guò)使用程序中的代碼來(lái)選擇要使用的輸出來(lái)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(guò)撥碼開(kāi)關(guān)或軟件選擇設(shè)置來(lái)選擇脈沖類型。請(qǐng)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(duì)和增量移動(dòng)

運(yùn)動(dòng)控制編程中最常見(jiàn)的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)命令是增量和絕對(duì)移動(dòng)命令。絕對(duì)和增量移動(dòng)的概念使許多用戶感到困惑，無(wú)論使用哪種電機(jī)控制方法。但是，無(wú)論電機(jī)是通過(guò)脈沖、模擬信號(hào)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(wú)關(guān)。其次，無(wú)論有絕對(duì)式或增量編碼器，還是根本沒(méi)有編碼器，都可以進(jìn)行絕對(duì)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(shuō)，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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(qǐng)注意，無(wú)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(jiàn)的問(wèn)題是接線。信號(hào)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(hào)輸出連接到方向輸入，方向信號(hào)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(wèn)題更難診斷。如果信號(hào)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(kāi)或關(guān)閉信號(hào)），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(duì)于那些在此類運(yùn)動(dòng)控制方面沒(méi)有太多經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)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(duì)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(duì)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(jiǎn)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(cè)試。

如果兩個(gè)方向的脈沖輸出都成功，請(qǐng)繼續(xù)前進(jìn)。如果沒(méi)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(qǐng)執(zhí)行步驟 10。如果不起作用，請(qǐng)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(qǐng)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(lái)不像是在低速移動(dòng)，導(dǎo)致人們相信它沒(méi)有發(fā)出脈沖。最好在為測(cè)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(guò)猜測(cè)來(lái)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(duì)于測(cè)試來(lái)說(shuō)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(wèn)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(qǐng)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(guò)將 500 （ppr） 除以 10 （mm p/r） 來(lái)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(lái)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(guò)查找命令脈沖常數(shù)（如上所示）來(lái)完成的，但單位會(huì)發(fā)生變化。換句話說(shuō)，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(hào)來(lái)控制運(yùn)動(dòng)的設(shè)置起初可能看起來(lái)令人生畏，但是，在開(kāi)始時(shí)密切關(guān)注控制器和驅(qū)動(dòng)器上的信號(hào)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(duì)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。