教材名 疑似サーボドライバ
教材名2
教材ID 19
教材作成者名 高田 雅行
教材作成日 1997-10-31
改訂情報
ジャンル名 高度教材
分野名 電気・電子系
業種名 コンピュータ制御機器製造業
職務名 制御システム
職務構成名 PC制御技術応用
区分名 教材
職業名 電気技術者
 フィードバック制御の基礎技術 指導案


【1日目】
愛媛職業能力開発促進センター
訓練コース名 疑似サーボドライバー(24H)
対象者 PLCの基本知識を有し、これからサーボモータを利用しようとする者
訓練目標 PLCの高機能I/Oユニットの利用方法を習得し、擬似的にサーボドライバーの動きを実現することで、サーボモータシステムを理解するための基礎知識を習得し、実用回路の設計及び取り扱いができる。
1.疑似サーボドライバーの概要

補助教材

(1H)
【目標】サーボシステムの中心的役割を果たすサーボドライバーの概要とこれから製作する疑似サーボドライバーシステムの概要を把握する。

(1)入力パルスとフィードバックパルスの関係
 a.入力パルス数-フィードバックパルス数→速度指令
 b.入力パルス速度>フィードバックパルス速度→加速
 c.入力パルス速度=フィードバックパルス速度→最高速度(定速運転)
 d.入力パルス速度<フィードバックパルス速度→減速
 e.入力パルス数=フィードバックパルス数→停止(位置決め完了)

(2)偏差カウンタと速度制御信号
 a.偏差カウンタ(溜まりパルス数)=入力パルス数-フィードバックパルス数
 b.偏差カウンタ(溜まりパルス数)に比例した大きさのアナログ信号(4~20mA)

(3)インバータによるモータの速度制御
 a.インバータの入力が無段階のアナログ入力を利用(4~20mA)
・実際は、D/A変換ユニットの分解能に依存し、無段階ではない。
2.ロータリーエンコーダ

補助教材

参考文献

(2H)
【目標】ロータリーエンコーダの構造と、各出力信号(A相、B相、Z相)の利用方法を理解する。

(1)構造と出力信号(A相、B相、Z相)
  a.インクリメンタル形、アブソリュート形
  b.出力波形
 イ.A相とB相との位相差(電気角90°)による回転方向の検出
 ロ.Z相による原点の検出及び決定

(2)位相のずれによる回転方向の検出方法とプログラミング演習
  a.A相パルスの立ち上がり時のB相の状態(ON/OFF)で方向検出
 ア.B相がOFF・・・CW回転 (クロック・ワイズ[時計回転])
 イ.B相がON・・・・CCW回転(カウンタ・クロック・ワイズ[反時計回転])
  b.PLCの入力ユニットに接続(実習)
  c.プログラム演習(CW,CCW回転の検出とカウント及び差を求める)(課題)

(3)分解能
  a.1回転で出力されるパルス数(Pulse/Revolution)
  b.速く回転させる(パルス数大)と正常に入力できない事を確認高速カウンタユニットが必要
3.高速カウンタユニット

補助教材

参考文献5

(3H)
【目標】高速パルス信号の入力を可能にする高速カウンタユニットの機能と取り扱い方法及びプログラミング方法を習得する。

(1)最大計数速度、計数範囲(32ビット符号付きバイナリー) [3-2]
 a.10進数、2進数及び16進数
 b.符号付きデータの構造と扱い方(加減算の方法と演算結果、キャリー、ボロー)
(2)CPUに対する入出力信号とバッファメモリの割付
 a.各種入出力信号の働き、機能の説明    [3-3]
 b.各種バッファメモリの働き、機能の説明  [3-7]

(3)接続方法 (課題)
 a.接続できるロータリーエンコーダの種類  [3-9]
 b.電圧設定ピンの設定           [4-5]
 c.配線方法と配線、ツイストペアとシールドの働き [4-6]


【2日目】
愛媛職業能力開発促進センター
訓練コース名 疑似サーボドライバー(24H)
3.高速カウンタユニット

補助教材

参考文献5

(3H)
(4)プログラミング演習 (課題)
  a.1相パルス入力時のプログラミング     [5-2]
 イ.加算カウントと減算カウント
 ロ.カウント方法の設定
  b.2相パルス入力時のプログラミング
 イ.カウント方法の設定             [5-4]
 ロ.1,2,4逓倍によるカウント        [5-6]
 ハ.現在値の読み出し方法            [5-7]
 ニ.プリセット機能               [6-1]
 ホ.1逓倍カウント時の微振動(外乱)による誤差 [5-5]
4.D/A変換換出力ユニット

補助教材

参考文献4

(3H)
【目標】D/A変換  アナログ出力ユニットの機能と取り扱い方法及びプログラミング方法を習得する。

(1)D/A変換の概要
 a.デジタル入力(ビット数)とアナログ出力    [1-1]
 b.分解能とアナログ出力             [1-4]

(2)電圧出力と電流出力
 a.1~5V出力                 [3-10]
 b.4~20mA出力               [3-11]
 c.250Ω抵抗の役目              [4-4]

(3)ゲインとオフセットの調整方法と分解能
 a.一次関数の傾きと切片             [3-7]
 b.オフセット/ゲイン設定とアナログ出力値の関係

(4)CPUに対する入出力信号とバッファメモリの割付
 a.各種入出力信号の働きと機能の説明       [3-18]
 b.各種バッファメモリの働きと機能の説明     [3-24]

(5)接続方法 (課題)
 a.電圧出力、電流出力の接続方法         [4-4]
 b.配線方法と配線、ツイストペアとシールドの働き [4-5]


【3日目】
愛媛職業能力開発促進センター
訓練コース名 疑似サーボドライバー(24H)
4.D/A変換出力ユニット

補助教材

参考文献4

(3H)
(6)プログラミング演習 (課題)  a.オフセット/ゲイン値の選択と調整 [4-6]
 b.分解能設定            [5-3]
 c.D/A変換の許可/禁止設定    [3-25]
 d.出力上限/下限値設定       [3-27]
 e.出力データ設定          [3-28]
 f.D/A変換値出力許可       [3-21]
 g.上下限制限解除          [3-22]
 h.エラー検出とリセット方法     [3-23]
5.インバータの働き

補助教材

参考文献6

(2H)
【目標】インバータの働きと取り扱い、制御方法を習得する。

(1)インバータの概要
 a.三相ACモータの回転数制御 電源周波数の制御
 b.最高周波数、加減速時間設定       [8-2]
 c.フリーラン停止             [8-7]
(2)外部信号(4~20mA)による運転設定
 a.ジョギング運転             [8-10]
 b.多段速運転               [8-10]
 c.アナログ入力運転(0~5,10V)入力     [6-2],[8-10]
 d.アナログ入力運転(4~20mA)入力
 e.操作パネル運転             [8-10]
(3)正転、逆転、運転信号の設定        [6-1]
 a.正転運転信号
 b.逆転運転信号
(4)接続方法 (課題)           [5-1],[6-2]
 a.電源、ACモータの接続
 b.速度指令の接続(4~20mA)
 c.正逆運転信号の接続(リレーのa接点)
 d.PLCによる各速度指令による運転プログラミング演習 (課題)
6.配線作業

補助教材

参考文献3

(1H) (2H)
【目標】PLCの高機能I/Oユニット、インバータを利用した擬似サーボドライバーの配線ができる。

(1)使用する電線の種類
 a.ツイストペア電線の効果と接続方法
 b.シールド線の効果と接続方法


【4日目】
愛媛職業能力開発促進センター
訓練コース名 疑似サーボドライバー(24H)
6.配線作業

補助教材

(1H)
(2)配線作業 (課題)
 a.線番の決定
 b.各種I/Oユニットへの配線
7.ソフトウェアーの製作とデバッグ法

補助教材

参考文献1

〃 2 (2H)
【目標】疑似サーボドライバーの働きを実現するプログラムを製作することができる。

(1)フローチャート (課題)
 a.システム全体の流れを再確認
 b.I/O(チャンネル[リレー])番号の確認(各I/Oユニットのスロット番号)
 c.使用するデータメモリの番号とサイズの決定
 e.PLC内部で処理するデータ形式の決定(各I/Oユニットで扱うデータ)
 f.データ取り込みと出力タイミングの検討

(2)符号付きデータの処理と偏差カウンタの実現 (課題)
 a.入力パルス数とフィードバックパルス数の処理
 b.演算結果が負の場合のデータ処理方法の検討

(3)各入出力信号、バッファメモリとのデータ処理方法 (課題)
 a.データの取り込み方法
 b.データの出力方法
8.PLC内部データのモニター法 補助教材 (2H) 【目標】疑似サーボモータで使用する各データメモリの変化をサポートソフトを利用してモニターを行い、データの値によってACモータがどのように動作するかを確認する事で、サーボシステムの動きを理解する。

(1)サポートソフトによるデータメモリのモニタリング (課題)
 a.サポートソフトによるモニター方法
 b.入力パルス数 (D0)
 c.フィードバックパルス数 (D2)
 d.偏差カウンタの値 (D4、負の場合符号反転)
 e.D/A変換ユニットへ出力するデータの値 (D6)
 f.回

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