方案一:驱动器内置光电定位(推荐用于独立设备)
大多数高性能伺服驱动器(如汇川 Goodrive350C、信捷 DA360N 等)都提供了专门的“光电开关停机定位”功能。该功能由驱动器内部直接处理光电信号,响应速度快,无需经过 PLC 扫描周期,能有效减少过冲。
工作原理
信号接入:将光电开关的信号线连接到伺服驱动器的特定数字输入端子(DI)。
功能使能:在驱动器参数中启用“光电定位”功能。
动作逻辑:当伺服电机运行至光电开关触发点时,驱动器立即启动预设的减速曲线,并在设定的位移量后停止。部分高级功能支持“提前准备”或“精准停车”。
方案二:PLC 高速计数/中断 + 伺服减速停止(适用于复杂系统)
如果设备已有 PLC,且需要与其他动作联动,或者驱动器不支持内置光电定位,可采用此方案。
工作原理
信号接入:光电开关信号接入 PLC 的高速输入端子(HSC)或普通 DI(若速度较低)。
控制逻辑:
PLC 检测到光电上升沿/下降沿。
PLC 立即向伺服驱动器发送“减速停止”指令(而非急停),或通过脉冲/总线修改目标位置。
伺服驱动器执行减速曲线,直至停止。
关键配置
1.PLC
选型/配置要求:支持高速中断或 HSC 功能(如西门子 S7-1200/1500, 三菱 FX5U/Q系列)
2.伺服驱动器
选型/配置要求:支持外部 DI 触发减速停止或位置控制模式
3.通信/接口
选型/配置要求:I/O 接线或总线通信(EtherCAT/Profinet)
实施要点
使用减速停止:严禁直接使用“急停”(Emergency Stop),因为急停通常切断动力,导致重物自由落体或失控。应使用“正常减速停止”(Normal Stop)或“动态制动”(Dynamic Brake)。
提前触发:由于从光电触发到电机完全停止存在惯性滑行距离,可在光电开关前加装一个“预减速”传感器,或在 PLC 程序中根据当前速度和减速度计算提前量。
编码器反馈:若精度要求极高,可结合伺服电机的绝对值编码器,在光电触发后,读取精确位置并进行微调补偿。
为了进一步控制停止位置,建议配合以下措施:
机械限位与缓冲:
在行程终点设置硬限位开关(作为最后的安全保护,非正常停止手段)。
安装液压缓冲器或聚氨酯缓冲垫,吸收残余动能,防止撞击。
抱闸(Brake)应用:
若提升重物有断电坠落风险,必须选用带抱闸的伺服电机。
时序控制:伺服电机停止 -> 延时确认速度为零 -> 抱闸吸合。切勿在电机仍在旋转时抱闸,以免损坏机构。
光电开关优化:
遮光片设计:在移动部件上安装足够长的金属遮光片,确保信号稳定。
抗干扰:远离变频器、大电流电缆,必要时使用屏蔽电缆并单端接地。
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