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PLC触摸屏控制伺服电机程序设计

摘要：以三菱公司的FX3U-48MT-ES-A作为控制元件，GT1155-

QFBD-C作为操作元件直接控制三菱伺服电机的具体程序设计。

关键词：PLC;触摸屏;伺服电机

伺服电机又称执行电机，它是控制电机的一种。它是一种用电脉冲

信号进行控制的，并将脉冲信号转变成相应的角位移或直线位移和

角速度的执行元件。根据控制对象的不同，由伺服电机组成的伺服

系统一般有三种基本控制方式，即位置控制、速度控制、力矩控制。

本系统我们采用位置控制。

PLC在自动化控制领域中，应用十分广泛。尤其是近几年PLC在处

理速度，指令及容量、单轴控制方面得到飞速的发展，使得PLC在

控制伺服电机方面也变得简单易行。

1控制系统中元件的选型

1.1PLC的选型

因为伺服电机的位移量与输入脉冲个数成正比，伺服电机的转速与

脉冲频率成正比，所以我们需要对电机的脉冲个数和脉冲频率进行

精确控制。且由于伺服电机具有无累计误差、跟踪性能好的优点，

伺服电机的控制主要采用开环数字控制系统，通常在使用时要搭配

伺服驱动器进行控制，而伺服电机驱动器采用了大规模集成电路，

具有高抗干扰性及快速的响应性。在使用伺服驱动器时，往往需要

较高频率的脉冲，所以就要求所使用的PLC能产生高频率脉冲。三
菱公司的FX3U晶体管输出的PLC可以进行6点同时100kHz高

速计数及3轴独立100kHz的定位功能，并且可以通过基本指令

0.065μs、PCMIX值实现了以4.5倍的高速度，完全满足了我们

控制伺服电机的要求，所以我们选用FX3U-48MT-ES-A型PLC。

1.2伺服电机的选型

在选择伺服电机和驱动器时，只需要知道电机驱动负载的转距要求

及安装方式即可，我们选择额定转距为2.4N·m，额定转速为3

000r/min，每转为131072p/rev分辨率的三菱公司HF-

KE73W1-S100伺服电机，与之配套使用的驱动器我们选用MR-

E-70A-KH003伺服驱动器。三菱的此款伺服系统具有500Hz的

高响应性，高精度定位，高水平的自动调节，能轻易实现增益设置，

且采用自适应振动抑止控制，有位置、速度和转距三种控制功能，

完全满足要求。

同时我们采用三菱GT1155-QFBD-C型触摸屏，对伺服电机进行

自动操作控制。

2PLC控制系统设计

我们需要伺服电机实现正点、反点、原点回归和自动调节等动作，

另外为确保本系统的精确性我们增加编码器对伺服电机进行闭环控

制。PLC控制系统I/O接线图如图1。

图1。I/O接线图
上图中的公共端的电源不能直接接在输入端的24V电源上。根据

控制要求设计了PLC控制系统梯形图如图2。

图2梯形图

M806控制伺服急停，M801控制伺服电机原点回归，M802控制

伺服正点，M803控制伺服反点，M804为自动调节，M805为压

力校正即编码器的补偿输入。在电机运行前需要首先进行原点回归，

以确保系统的准确性和稳定性，当M50和M53同时接通时，伺服

电机以2kHz的速度从Y0输出脉冲，开始做原点回归动作，当碰
到近点信号M30＝ON时，变成寸动速度1kHz，从Y0输出脉冲

直到M30=OFF后停止。M30是在自动调节时，电机转动的角度

与零点相等时为ON。

电机在进行正反点时，我们采用FX3U具有的专用表格定位指令

DTBLS1S2；在使用表格定位之前，我们首先要在梯形图左边的

PLCparameter（PLC参数）中进行定位设定。正反点控制我们采

用指令DRVAS1S2D1D2绝对定位指令。在自动运行时，我们

利用PLC内强大的浮点运算指令，根据系统的多方面参数进行计算；

在操作时，我们只需要在触摸屏上设定参数，伺服电机便根据程序

里的运算公式转化成为脉冲信号输出到驱动器,驱动器给电机信号运

转。在伺服电机运行的过程中为确保电机能达到我们需要的精度，

我们采用增量式编码器与伺服电机形成闭环控制，我们把计算到的

角度与编码器实际测量角度进行比较，根据结果调整伺服电机的脉

冲输出，从而实现高精度定位。整个程序我们采用步进指令控制

（也可以采用一般指令控制），简单方便。

3伺服系统设置

3.1伺服驱动器的接线

伺服系统的接线很简单，我们只需要按照规定接入相对应的插头即

可。将三相电源线L1,L2,L3插头接入CPN1，将伺服电机插头接

入CN2，将编码器插头接入CNP2，控制线插头接入CN1。我们在

调试程序时需要用伺服电机的专用软件，通过RS422接口接到伺

服系统的CN3上即可。
对于CN1控制线接法如表1。

表1控制线接法

名称VINOPCRESEMG