系列小型可编程控制器为例,进行误差分析。
为增强PLC的抗干扰能九提高其可靠性,PLC的输入端一般都串联一个R―C滤波器,由此引起的响应滞后时间为11=10ms左右;当输出模块米用继电器输出方式时,由于继电器输出模块的每个输出端采用的是继电器的常开触点,继电器线圈从通电到其常开触点闭合以及线圈重新断电到其触点断开都需要经过一段时间的延迟,常开触点由“ONOFF需延时约12ms由”OFFON则需延时约10ms,故输出模块的响应时间近似为t2二10ms程序执行扫描时间是等于自诊断、通信、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和,当开关量I/O为40点时,设用户程序为500步,其中含有20条特殊功能指令,根据I/O的扫描速度为0 03m8点、用户程序的扫描速度为0.74W步、自诊断等执行时间为0 96ms则程序执行扫描时间t3=3.48ms.因而在不利的情况下,输出响应滞后输入响应的长时间可估算为t= 2(t1+t2+t3)=47ms2L在此情况下,当液压缸的移动速度为4000mm/min时,定位随机误差达Ax=4X103X0.047/60=3.2mm,且程序越长,运动速度越快,定位随机误差也越大。如果再考虑液压缸和电磁阀的机械滞后,则实际定位误差更大,这对有定位精度要求的自动控制系统来说是不允许的。
从上述分析可知,影响液压缸定位精度的主要因素是可编程序控制器作为一种新型的自动控制装置,将传统的继电器技术与计算机技术和通讯技术融为一体,专门为工业控制而设计,具有高可靠性、较强的工作环境适应性和极为方便的使用性能,已广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动化控制。液压传动以易获得很大的推力或力矩、运动传递平稳均匀、准确可靠等特点,极其广泛地用于机床的控制中,特别是与PLC技术相结合的机床电液控制系统,大大提高了机床的灵活性和自动化程度,为大规模发展自动化生产线提供了广泛的应用前景。
1介绍了用PLC进行液压缸运动控制的方法,指出了由于PLC存在较大的I/O响应滞后的缺陷,造成定位时有较大的随机误差,因而导致在控制较高运动速度的液压缸时,其定位精度不高,并提出了以牺牲一定的生产效率来提高位置精度的措施。本文通过分析影响定位精度的原因,从充分利用PLC自身所具有良好性能的角度来研究提高定位精度的措施。
1定位误差分析当PLC用于电液位置控制系统时,因PLC是以扫描方式进行工作的,故定位控制元件发出的信号到输出执行之间有一定响应滞后时间,即I/O响应滞后时间,正因为这个响应时间,造成了控制液压缸运动定位时有较大的随机误差。由PLC的工作原理可知,影响I/O响应滞后时间t的主要因素有3个,即输入滤波器响应时间ti、输出继电器响应时间t2、程序执行扫描时间t3,下面以三菱公司FX2控制器应用等u中断程序结构(下转第54页)I/O响应滞后时间,要提高定位精度,减小定位随机误差,必须从减少输入滤波器响应时间、输出继电器响应时间和程序执行扫描时间这3方面入手。
缩短输入滤波器响应时间为提高PLC的I/O响应速度,现在的PLC中大都提供了若干个专门用于高速输入的开关量输入端,如FX2系列PLC就有X0~X7共8个这样的高速输入端。这些输入端采用了时间常数很小的R-C数字式滤波器,其滤波时间常数可以用刷新数字滤波时间常数指令REFF加以修改,使它们的滤波时间常数小可设为50s大大减小了输入滤波时间常数对I/O响应速度提高的阻碍。
缩短输出响应时间为能适应各种外部负载形式,一般都采用继电器输出方式,这种输出模块的响应时间较长,不利于I/O响应速度的提高,若能根据外部负载形式的具体情况来选择不同的输出模块,就可以缩短输出响应的时间。对于PLC控制的机床电液控制系统,常因直流电磁阀具有工作平稳、可靠、安全等优点而被选用,这类负载形式可考虑采用晶体管输出方式。若采用晶体管作为输出的电子开关,其响应时间比较短,不论晶体管是OFFON还是ONOFF,其响应时间均不超过2ms是采用继电器输出方式的响应时间缩短程序执行扫描时间因输入信号产生的时刻是不确定的,而PLC仅在输入采样阶段才读入输入信号,这种扫描处理方式既影响了I/O的响应速度又造成了响应滞后时间的不确定,导致了定位误差的随机性,解决这个问题的好办法是采用中断技术。
每个中断源的中断请求信号连接到相应的高速输入端X0~X5且当这些高速输入端作为中断请求信号的输入11端时,PLC的CPU自动地将它们的滤波时间常数设为50s(与上述措施2.设采用X0(X0优先权高)作为中断请求信号的输入端,Y0为输出驱动信号,则可采用所示中断程序结构。
采用上述程序结构后,输入信号响应时间不受扫描时间的影响,程序执行滞后时间仅为执行中断服务程序的时间,即由中断响应时间(200)加上执行中断服务程序的时综上所述,采取以上措施以后,I/O响应滞后时间缩短3PLC控制系统实例在一台CB7620型卡盘多刀半自动车床上,将原来插销预选程序的继电器控制系统改用动刀架进给的定位精度是靠死挡铁、行程开关、时间继电器的配合来实现的。实际使用过程中,单靠行程开关控制时,其定位精度不高且误差波动较大,而采用死挡铁限位又会引起较大的冲击和振动,产生干扰。当改用光电开关作为位置检测反馈信号的控制后,工作稳定性和定位精度大为改善。该系统液压原理如所示(因篇幅关系,图中仅列出进给控制部分),电磁铁动作顺序见表1,为PLC外部I/O端子分配图,为采取上述措施后设计的控制程序梯形图,其中X0、X2为光电开关的脉冲输入通道。
2钎焊金刚石砂轮的的程序中,I/O响应滞后时间/减小到了2.35ms,以刀架高运动速度4000mm/min计算,定位误定位误差小了4结束语本文仅从PLC软件措施等方面提出了提高定位精度的方法,在实际控制过程中,因电磁阀的机械滞后、液压缸运动惯性等原因也会引起定位误差,这可以通过现场调试来解决;若要进一步提高定位精度,还可以选用PLC的定位控制单元模块等方法,但需要增加一定的经济成本。
用PLC控制单元组成的液压系统,结构简单,工作可靠,采取一定措施后可克服因PLC工作方式所引起较大的定位误差,达到理想的定位精度,从现场实际的调试情况来看,定位精度可控制在0.2mm左右,基本能满足使用要求。