随着电子技术和计算机技术的快速发展,特别是交流变频调速技术的发展,产生了交流伺服数字控制系统。交流伺服驱动器是一个带有CPU的智能装置,它不但可以接收外部模拟信号,而且可以直接接收外部脉冲信号而完成定位控制功能。因此,目前在定位控制中,不论是步进电动机还是伺服电动机基本上都是采用脉冲信号控制的。采用脉冲信号作为定位控制信号,其优点是:①系统的精度高,而且精度可以控制。只要减小脉冲当量就可以提高精度,而且精度可以控制。这是模拟量控制无法做到的。②抗干扰能力强,只要适当提高信号电平,干扰影响就很小,而模拟量在低电平时抗干扰能力较差。③成本低廉,控制方便,定位控制只要一个能输出高速脉冲的装置即可,调节脉冲频率和输出脉冲数就可以很方便地控制运动速度和位移,程序编制简单、方便。本书所介绍的就是采用脉冲信号作为定位控制信号和基于伺服电动机和步进电动机作为执行元件的定位控制系统。
在定位控制中,用高速脉冲去控制运动物体的速度方向和位移时常用的脉冲控制方式有下面4种。
这种控制方式是:一个脉冲输出高速脉冲,脉冲的频率控制运动的速度,脉冲的个数控制运动的位移,另一个脉冲控制运动的方向。如图1-6所示。
图1-6 脉冲+方向控制波形
这种控制方式的优点是只需要一个高速脉冲输出口,但方向控制的脉冲状态必须在程序中给予控制。
这种控制方式是:通过两个高速脉冲控制物体的运动,这两个脉冲的频率一样,其中一个为正向脉冲,另一个为反向脉冲,如图1-7所示。
与脉冲+方向控制相比,这种方式要占用两个高速脉冲输出口,而PLC的高速脉冲输出口本来就比较少,因此这种方式在PLC中很少采用,PLC中采用的大多是脉冲+方向控制方式。
这种脉冲控制方式一般在定位模块或定位单元中作为脉冲输出的选项而被采用。
图1-7 正/反向脉冲控制波形
这种控制方式也需要两个高速脉冲串,但它与正/反向脉冲控制方式不同。正/反向控制脉冲在一个时间里只能出现一个方向的脉冲,不能同时出现两个脉冲控制。而双相(A-B)脉冲控制是A相和B相脉冲同时输出的,这两个脉冲的频率一样。其方向控制是由A相和B相的相位关系决定的,当A相超前B相相位90°时为正向,当B相超前A相相位90°时为反向,如图1-8所示。
增量式编码器所输出的脉冲串就是双相(A-B)脉冲。
差动线驱动又称差分线驱动。上面所介绍的三种脉冲输出方式在电路结构上不管是采用集电极开路输出还是电压输出电路。其本质上是一种单端输出信号,即脉冲信号的逻辑值是由输出端电压所决定的(信号地线电压为0)。差分信号也是两根线传输信号,但这两个信号的振幅相等,相位相反,称之为差分信号。当差分信号送到接收端时,接收端通过比较这两个信号的差值来判断逻辑值“0”或“1”。图1-9为差分信号脉冲控制波形。当采用差分信号作为输出信号时,接收端必须是差分放大电路结构才能接收差分信号。目前,已开发出专门用于差动线传输的发送/接收IC,如AM26LS31/32等。
图1-8 双相(A-B)脉冲控制波形
图1-9 差动线驱动脉冲控制波形
与单端输出相比,差分线驱动的优点是:抗干扰能力强,能有效抑制电磁干扰(EMI),逻辑值受信号幅值变化影响小,传输距离长(10m)。
由于差分信号的两根线都必须发送脉冲,因此差分信号是一种双端输出信号。与单端输出信号相比,差分信号需要两个脉冲输出端口,故在PLC的基本单元上很少采用差分信号输出方式。
差分信号也有两种输出方式:脉冲+方向和正/反向脉冲输出。应用时应注意。