PLC 跟CNC的差別!?

PLC 跟 CNC 常常被問，這兩者之間有什麼差別?

現今的PLC 功能越做越強大，跟CNC之間的差距已經越來越小了，
也可以控制軸運動，也可以輸入G代碼控制，
但我們還是可以從早期PLC跟CNC，來分辨出兩者的差異。

PLC早期定義在I/O控制。(現在軸控功能也很強大)
CNC早期定義就是數值控制。

PLC 一拿到手，是空的，需要自已寫程式。
CNC控制器，是拿到手就可以使用，不寫程式也可以使用，也可寫入自已需要的部份。

而最大的差別是在於運用的產業，

PLC絕大多數是應用在工廠自動化產線，通常都只會做一種固定的動作，
介由參數的調整，來完成不同的產品。(專用機)

CNC還是工具機佔大多數，車床、銑床、磨床，機台行業，
通常客戶要做什麼都是自行編輯程式，把機台當成工具使用，所以叫工具機。



我自已定義工具機：
把機台像工具一樣使用，就像螺絲起子是個工具，但賣家不會限制只能鎖螺絲，
全看拿在什麼人的手裡。而工具機也是看什麼人在操作，就達到不同的功能。

我自已定義專用機：
機台本身被機構限制住，只能做設定好的事情。
如：繞線機，除了繞線，不太可能做其他的事，而規格也是廠商已經設定好的。
彈簧機，除了彎線(彈簧的形成就是把線變彎)外，不能做其他的事，因為機構已經限定。

影像擷取對位系統

上圖為原始圖，下圖為檢測出的圖。

在上一篇當中，提到影像擷取系統，最簡單的應用就是類似『大家來找碴』，

但實際上的應用，因為背景會有一些不需要判斷的圖，

所以只擷取部份需要比對的圖案(上圖中的白色框)。

找到原始圖檔的影像後，因為角度&位置的偏移，

可以透過計算像素的數量，來算出偏移的角度 & 位置。

最重要的就是角度&位置，就可以透過下一個運動控制來做修正，達到高精度加工。

大家來找碴-影像擷取來做品管

如上圖中：
在影像擷取，我們把左圖去設為標準品，右圖就是要比對的產品，
當兩邊有差異時，就視為不良品，再次人工檢測，或是NG。


當人眼很難比較出差異時，用電腦來檢查每個像素的差異，
就變的非常簡單。

利用影像擷取來做品管的案例

影像擷取要如何來判斷尺寸?

1.相機跟加工台面之間的距離是固定的，所以不是距離變化引起的物體變大變小。

2.依照相機的像素及取相的面積，就可以算出每個像素的距離為多少。

所以就是透過計算像素的數量，來算出物品的大小。

PLC 對 A/D 的 採樣率

採樣率在使用上最常遇到的問題就是，

A/D轉換裝置是0.1~1秒更新一次資料，

而工業控制器(PLC、PC BASE)的掃描時間(SCAN TIME)都是0.001~0.01秒，

很明顯工業控制器的掃描時間遠高於A/D轉換。

所以會發生讀了10次，都還是相同的值，因為外部都沒更新，

而不是工業控制器的讀取問題。

處理的方式：就是利用呼叫的方式，來擷取A/D的轉換值即可，

不需要在主要掃描程式裡，每次都去讀取A/D資料。

A/D 讀取的應用之一，張力控制

在下圖當中，如果收料太快，張力變大，SENSOR會被拉高，電阻變小，

就可以通知馬達轉速變慢，張力變小，

SENSOR就會到平衡點。

其實就是可變電阻+彈簧的裝置，

彈簧就決定張力的大小。

D/A、A/D轉換的解析度

D/A、A/D轉換的解析度

我們能夠讀取到最小單位的A/D轉換值，就稱解析度。
如果解析度越高，能夠讀到的類比值就越精確。

一般目前在使用的A/D轉換的解析度為10-14位元。
例：10位元=1024
10V/1024=0.00976V=0.0976度

我們從A/D轉換後，
讀到的值1=0.0976度
讀到的值512=49.97度
讀到的值1024=99.94度

PS:因為控制系統的關系，小數位能取越
多，轉換值就越高。

自動控制常用的元件有那些??1-10

自動控制常用的元件有那些??

1.PLC
2.電源供應器
3.開關類(按鈕、近接、微動，光遮斷/反射、磁簧)
4.RELAY(繼電器、氣/油壓閥、
5.伺服驅動器+馬達
6.變頻器+感應馬達
7.HMI 人機介面
8.步進馬達+驅動器
9.A/D、D/A (溫控、壓力檢知)
10.通訊(RS232、RS422、RS485)

我心中電控工程師，對電控元件需要了解的排名，
那你的排名呢?

PLC? CNC? 你想到什麼?

PLC：就是自動控制那個長方型的PLC。

CNC：是機台喔!CNC車床、CNC銑床。

從一般人的回答中就可知道，
PLC是屬於一個零件，只是廠牌跟外觀的差別。
而CNC已經是算一種產業，不太能夠定義是零件或是設備。

程式運算100萬次 跟 機構運轉100萬次 有何差異?

程式運算100萬次 跟 機構運轉100萬次 有何差異?

你是否曾想過??

程式運算100萬次，結果不會有差異。
(除了系統內部溢位....的問題)

而
機構運轉100萬次 ，問題可多了。
機構磨耗、電控元件壽命、反應時間.....等等。

而一台機器是希望能永久的運轉生產，
所以把機構磨耗，電控元件的壽命加入考量，
會讓自已 & 公司都更上的層樓。

鑽孔機 VS 鑽不過的金屬

緯來日本台的-矛盾大對決，
昨天就看到 鑽孔機 VS 鑽不過的金屬

在還沒看之前，
鑽孔的用的鑽頭是類似用磨削的方式，
再以非常慢的速度在鑽孔。
一般認為應該沒有鑽不過的金屬吧。

而被鑽的金屬，就是外觀很平常的金屬塊，
一隻手就拿的起來，所以也沒什麼特殊的地方。

最終結果：
鑽孔機跳機，
金屬塊被壓破，有出現幾mm的深度，但沒貫孔。

從鑽孔機的結構，
控制鑽頭往下鑽，有一個控制軸，有無回授扭力，適時的調整，以免過度下壓。
夾爪夾住鑽頭的力道，也會影響到切削力，(鑽頭跟被鑽物的磨擦力)大於(夾頭夾住鑽頭的力道)，就會打滑。
鑽頭在削切時，產生的熱溫升，對鑽頭，被鑽物的影響。

PLC & CNC 在最終客戶端的應用上的差異

PLC:
最終客戶在使用，都是在設備製造商設定的內容底下操作，
所以編輯的重點是在設備製造商上。

對設備製造商的培訓為重點!

CNC(工具機):
最終客戶都自行編輯G code，來完成需要的動作&加工。
設備製造商只負責打造一台設備，調整精度、耐用度，不負責程式部份。

(專用機的部份，才會大量的修改PLC & G-code)

PLC VS CNC 產品性質上的差異

PLC & CNC的產品性質上差異

PLC:客戶(設備商)拿到PLC後，是一個沒有程式的PLC，需要自行編寫需要的動作，才有辦法測試。


CNC:客戶(設備商)拿到CNC後，不需要編輯PLC，只要配好線，設定好參數，就可以測試。
(車、銑床的功能為CNC內定的功能，所以不需要編輯PLC，也可以測試。)

伺服馬達調機，過衝(overshoot)，下衝(indershoot)是什麼!?

在上一篇提到剛性高低的差別。

因為是在無載的情況下做的結果，
但如果是在有負載的情形下，剛性調高，有可能就會出現過衝、下衝的現象。
就代表馬達的負荷能力不足，或是剛性還沒調好。


下圖就是過衝(overshoot)的示波器模擬圖，
x=時間。y=速度。
當y軸要加到定速時，會有一個突波，就是所謂的過衝(overshoot)。

要消除過衝，也有很多種方式可以試：
1.降低加減速：斜率會較平緩，伺服驅動器會有較多的修正時間&空間。
2.降低剛性(增益)：陂低剛性，伺服驅動器在修正速度曲線的值，會相對降低。如果降太低反而會對伺服的反應變差(變頓)。
3.如果加減速不能動，剛性也調不出來，就只能更換大一級的伺服馬達。

PS:一般伺服馬達通常會標示可以承受的慣量為本身的15倍，但實際上選到15倍時，反應會非常的笨重，完全沒有伺服馬達的反應&速度。

伺服馬達剛性是在調什麼??

伺服馬達的剛性，就是在調整伺服馬達的反應、修正的速度。

主要就是調整速度迴路增益& 位置回路增益 兩項。

在台達伺服馬達，有軟體示波器功能，來擷取馬達速度，就可以看出，

剛性(GAIN)是在調整什麼!?

(剛性=台達伺服頻寬)

在下圖中，從頻寬10HZ(剛性低)~200HZ(剛性高)，Y軸速度調為290~310相同的轉速範圍。

可以得到頻寬越高，速度的穩定性越高(速度變化少)，速度穩定性越高，機台越順。

此記錄是在馬達空載的情形下實驗。
但如果裝上負載，就不一定是如此。

例：如果機構有聲音發出，可能剛性就過大，修正過大，導致速度穩定性已經跑掉，
此時反而降剛性，來符合機構的特性，會得到更好的速度穩定性。


=======10Hz 頻寬原圖======
在定速的時候，速度變化量，還是有±3 RPM左右

==========200HZ原圖=====
在定速時，速度變化量，只有<±0.5 RPM

PLC怎麼控制伺服馬達?怎麼控制步進馬達?好難喔!!

PLC怎麼控制伺服馬達、步進馬達?好難喔!!

很多人常遇到PLC控制伺服馬達、步進馬達，就『覺得』很難!

因為還沒去做，所以覺得很困難!!

但PLC的輸出點，不就是I/O、類比信號嗎??
難道會有其他控制方式。
不過是自已嚇自已罷了。

PLC利用I/O控制伺服馬達，
PLC利用I/O控制步進馬達。
不就是一樣的東西嗎??

差別在於伺服馬達能夠接受較高的脈波速度。
而步進的速度比較快而已。

還不是利用輸出點在控制，
不要自已嚇自已了。

伺服馬達是什麼!?

伺服馬達是什麼?
Google一下，就會有一大堆理論文字，但有看沒有懂!?!?!?


簡單來說：
伺服馬達，就是你告訴它(伺服馬達)位置 & 速度，它就會依照你所需的速度、到要求的位置。

例：PLC發送脈波給伺服馬達，其實脈波數量就是位置，脈波頻率就是速度。


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伺服馬達又如何能夠控制速度&位置呢??
1.伺服馬達 跟其他步進&感應馬達不同，伺服馬達有帶回授編碼器，
利用回授編碼器，就可以讀取到位置的變化。

2.再利用單位時間內，回來的編碼器數量，就可以知道速度是多少了。
例：1ms，編碼器回授了100個脈波，而1個脈波=1um
所以1ms走了100um，每分鐘(60秒)走了6000000um=6000mm。

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伺服馬達只有UVW三條線又如何可以控制如些精準!?
例：當我們設定每分鐘走6000mm，換算成1ms就要得到100脈波
如果在1ms裡面收到105個脈波，伺服馬達驅動器就知道走太快了，
就降低輸出電流、電壓、頻率，來控制馬達的轉速降低。

反之：如果1ms只有收到95個脈波，伺服馬達驅動器就會提高馬達的轉速。

而伺服馬達就是在servo on後，就隨時重覆不斷的再調整位置。

PLC真的不難~步進馬達控制

有些人，一看到步進馬達就慌了!

步進馬達怎麼控制????
好像很難耶!?!?!?!?

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PLC接步進馬達真的不難!!

1.步進馬達就會接到步進馬達控制器，不是直接接PLC。(也不能，電流輸出不足)
2.步進馬達控制器的控制方向，就是脈波+方向。

其他設定在步進控制器上設定，例如，1步的角度。

下圖為步進馬達控制器的接線，控制器端只要給『脈波信號』『方向信號』『使能信號』
就跟控制伺服馬達是一樣的。

所以步進馬達真的沒什麼好怕的!

PLC也真的不難!!

PS:步進的反應較慢，通常只有1-2KHz，跟伺服100-200KHZ以上，有很大的差距，

但扭力又是步進大勝伺服。

PLC不難-伺服馬達控制part2

📌 續上篇：PLC不難-伺服馬達控制part1
(伺服馬達的電子齒輪比請參考前一篇內容)

在上一篇介紹完 PLC 控制伺服馬達的基本概念後，這一篇我們再深入探討：為什麼會有 ZRN、PLSV、DRVI 等專用定位指令的產生？

如果只用傳統接點輸出...

例一：單向移動

假設 Y0 ON 一次，伺服馬達走 1 μm：

-|X0|---(Y0)

如果希望馬達走 1 mm (1 mm = 1000 μm)，那 X0 就必須反覆 ON/OFF 1000 次！

例二：兩點間來回移動

如果要在兩點之間來回移動：

-|X0|-(Y0) -||X1-(Y1)

傳統寫法必須依序執行：

1. 先把 X0 ON 1000 次（向前走 1 mm）
2. 觸發 X1 ON（啟動方向切換，讓 Y1 = ON）
3. X0 再 ON 1000 次（向後走 1 mm）

這樣才能完成一趟回來的動作。

😫 看完以上是不是覺得：這也太難、太複雜了吧！光是算開關次數頭就暈了。

為了解決這個痛點，伺服控制專用指令就誕生了！它們能大幅簡化這些繁瑣的控制邏輯。

專用定位指令帶來的改變

例三：DRVI 相對位置定位

-|X0|--[DRVI K1000 K10 Y0 Y5]

光是這一行，就徹底解決了例一中「X0 要反覆 ON 1000 次」的問題。在這裡，X0 只需要 ON 一次！

指令參數拆解：

• K1000 目標輸出脈波數（移動距離）
• K10 輸出脈波頻率（運轉快慢/速度）
• Y0 脈波輸出端子
• Y5 方向控制端子（控制正反轉）

例四：用伺服指令寫來回運動

-|X0|--[DRVI K1000 K10 Y0 Y5] -||X1-(Y5)

同樣是兩行程式碼，運作卻直覺非常多：

• X0 ON 一次，正轉移動 1000 μm。
• X1 ON 切換方向後，X0 再 ON 一次，就會反轉走 1000 μm。

完全不用再去寫計數器或手動計算 ON 了幾次！

PLC 真的不難！快來加入工業控制的行列！

PLC不難-伺服馬達控制part1

前幾篇，把一個順序、邏輯控制介紹了，PLC 真的不難入門。

這一篇要寫到伺服馬達的控制。一提到伺服馬達控制，寫 PLC 的人腦中通常會立刻浮現一些專用定位指令：ZRN、PLSV、DRVI...等等。

其實真的有必要一開始就用到那些指令嗎？
從最底層的基本原理說起，你就會知道其實非常單純！

最簡單的伺服控制程式

1. 讓伺服馬達運動

-|X0|-(Y0)-

完成了伺服馬達運動的程式了，就是這麼簡單！

2. 控制正反向運轉

-|X0|-(Y0) -|X1|-(Y1)

又完成了！這就是一個可以控制轉向的伺服馬達控制程式。真的不難啊！

回歸本質：伺服與步進在 PLC 眼中是什麼？

伺服馬達與步進馬達，對 PLC 來說本質上就只是一個或兩個輸出點（Y點）的開關控制而已。只要能控制 Y 點輸出，就能夠精準控制伺服馬達。

下圖就是伺服馬達常見的脈波控制方式：

• 將脈波端子設為 Pulse = Y0
• 將方向端子設為 Sign = Y1

對照「脈波列 + 符號（Pulse + Direction）」控制模式，不就正好是我前面寫的那兩行梯形圖嗎？

當 X0 由 OFF 變成 ON，發出一個脈波，伺服馬達就會精準地往前走一步！