序
適合 PLC 進階使用者，尤其針對學習過機電整合丙級使用者，能有效地幫助 快速學習機電整合乙級，由淺入深，有系統性之引導認識使用各項組件，建立 設計觀念、能力，可體驗實作動作，增進學習興趣。
特點：
1.伺服馬達驅動滑台機構，使學習應用實務化確實。
2.驅動軸連結 ENCODER，控制迴路應用多元化，增進伺服控制應用。
3.結合指撥開關及七段顯示器可用設定教導式控制。
4.電位計電壓類比單獨觸控實驗或結合伺服滑台驅動定距變壓控制。
學習目標
如何設定伺服馬達驅動器。
如何利用伺服馬達達成定位功能。
如何控制伺服馬達加減速。
如何利用編碼器偵測馬達位置。
如何使用電位計電壓類比輸入及控制伺服馬達定位。
如何利用指撥開關及七段顯示器設定伺服馬達定位。
利用編碼器完成閉迴路控制。
目錄
Part I 認識機電整合控制實習箱
... 4模組導覽... 5
1-1、控制面板...
61-1-1 指撥開關... 6
1-1-2 七段顯示器... 7
1-2 伺服馬達與驅動器控制組...
81-2-1 伺服馬達基本觀念... 8
1-2-2 伺服馬達工作原理... 9
1-2-3 伺服馬達架構... 10
1-2-4 伺服馬達控制模式... 11
1-2-5 步進馬達與伺服馬達的差別... 12
1-2-6 伺服馬達驅動方式... 13
1-2-7 伺服馬達之優缺點... 14
1-2-8 伺服馬達驅動器... 14
1-3 電位計觸控類比控制組... 16
1-3-1 電位計... 16
1-3-2 類比輸入模組... 17
1-4 滑台式往復機構單元... 20
1-5 聯軸器... 21
1-6 控制器... 22
1-7-1 PLC 接線示意圖... 24
PART 2 模組程式設計應用
... 25實驗題目簡介... 26
I/O 規劃... 27
實習一、手動驅動正逆轉控制... 28
實習二、脈波數定位控制... 34
實習三、電子齒輪比換算控制... 40
實習四、自起動模式定位時間及速度控制... 46
實習五、加減速模式定位時間及速度控制... 52
實習六、伺服馬達與負載控制... 58
實習七、 指撥開關輸入與七段顯示器輸出定位控制... 64
實習八、 電位計觸控與電壓表顯示控制... 73
實習九、 伺服馬達與指撥開關設定電位計輸出定位控制... 82
實習十、 單段行程教導運轉定位與顯示控制... 88
實習十一、多段運轉速度控制... 94
實習十二、多段行程運轉定位與顯示控制... 99
P A R T
1
認識機電整合控制實習箱
模組導覽
1-1 控制面板
1-2 伺服馬達與驅動器控制組 1-3 電位計類比控制組
1-4 滑台式往復機構單元 1-5 聯軸器
1-6 控制器
1.模組導覽
○ 1 控制面板:作為操作使用
○ 2 伺服馬達與驅動器控制組
○ 3 電位計類比控制組
○ 4 二位數 BCD 碼指撥開關及二位數七段顯示器
○ 5 滑台式往復機構單元
○ 6 導引尺
○ 7 電壓表
○ 1
○ 2
○ 3
○ 5
○ 7
○ 4
○ 6
1-1 控制面板
1-1-1 指撥開關
1、三菱 PLC 是以 BIN 型態來執行各指令的運算，而外部做數值設定用的指 撥開關一般是採取 BCD 型態作輸出的，因此，當指撥開關欲連接至 PLC 當 成計時器、計數器的外部設定值時就必使使用 BIN 指令來將 BCD 碼轉換為 BIN。
2、一位數的指撥開關佔用 4 個 PLC 輸入端，二位數指撥開關使用 8 個 PLC 輸入端，若使用 4 位數指撥開關，就佔用了 16 個 PLC 輸入端，因此當使用 超過 3 位數指撥開關時，使用 BIN 就不適合，此時可改用 DSW 指令，以 4 位數指撥開關為例，將會只佔用 4 個 PLC 輸入端，但也會佔用 4 個 PLC 輸 出端。
說明：8 個指撥開關接線分別接到 X20~X27， 共 8 個輸入端，經 BIN 轉換
後存入 D100 暫存器中，其中 X 及 D 的編號由使用者自行設定。
1-1-2 七段顯示器
1、三菱 PLC 是以 BIN 型態來執行各指令的運算，而外部做數值顯示用的七 段顯示器一般是採取 BCD 型態作輸出的，因此，當 PLC 的內部數值欲傳 送至外部的 7 段顯示器作顯示時，就必頇使用 BCD 指令來將 BCD 碼轉換為 BIN 碼。
2、一位數的七段顯示器指撥開關佔用 4 個 PLC 輸出端，二位數指撥開關使 用 8 個 PLC 輸出端，若使用 4 位數七段顯示器，就佔用了 16 個 PLC 輸出端，
因此當使用超過 3 位數七段顯示器時，使用 BCD 不適合，此時可改用 SEGL 指令，以 4 位數七段顯示器為例，將會只佔用 8 個 PLC 輸出端。
說明：8 個七段顯示器分別接到 Y20~Y27， 共 8 個輸出端，經 BCD 轉換 D100 數值後，輸出到 Y20~Y27 顯示，其中 Y 及 D 的編號由使用者自行設定。
1-2 伺服馬達與驅動器控制組
1-2-1 伺服馬達基本觀念
1、目前市面上常用之馬達可分為直流馬達、交流馬達、伺服馬達以及伺服 馬達，若需要做為動力輸出，一般可選擇直流馬達或交流馬達，若需要做 定位控制，則以伺服馬達或伺服馬達為最佳選擇。
2、伺服馬達又分為 AC 伺服馬達及 DC 伺服馬達，DC 伺服馬達有分為有刷 式及無刷式。無刷式分為永磁式交流伺服馬達(無刷式直流伺服馬達，永 磁式同步馬達)及感應式直流伺服馬達(圖一)。有刷式多了一個碳刷會有 維護上問題。而無刷式沒有碳刷，所以後續不會有太大維護問題。
圖一
永磁式直流伺服馬達如圖二(a)所示，永久磁鐵在外，而會發熱的電樞線
圈 (armature winding) 在內，所以散熱較為困難，降低了功率體積比，在應
用於直接驅動(direct-drive)系統時，會因熱傳導造成傳動軸的熱變形。
而交流馬達不論是永磁式或感應式，其造成旋轉磁場之電樞線圈如圖二(b) 所示，均在馬達外層，所以散熱較佳，較高的的功率體積比，且可用於直 線驅動系統。
圖二 (a)永磁式直流伺服馬達與(b)永磁式交流伺服馬達
感應馬達的磁通導向控制分為直接式與間接式兩種:直接式係以量測的馬 達電器參數如電流、電壓應用估測法則直接計算磁通的大小和位置;間接式則 利用轉子位置與估測的滑差角度來計算磁通位置。
1-2-2、伺服馬達工作原理
馬達的工作原理可以「弗萊明左手定則」來說明，弗萊明左手定則可用 來判斷一根載有電流的導線置於磁場中時其受力的方向。 若以左手之食指表 示磁場方向，中指表示電流方向，則大姆指表示此導線受力的方向，如圖三 所示之電流方向， 則環狀線圈受磁場之作用，將順正時鐘方向旋轉，產生之 扭矩 T 可以下式表示
其中 K 為比例常數， I 為流經線圈之電流， B 為永久磁鐵所造成之磁場強度。
1-2
-3 伺服馬達架構
一個伺服系統的構成通常包含受控體(plant)、致動器(actuator)、傳感 器(sensor)、控制器(controller)等幾個部分。受控體係指被控制的物件，
例如機械手臂，或是一個機械工作平臺。致動器的功能在於主要提供受控體 的動力，可能以氣壓、油壓、或是電力驅動的方式呈現，若是採用油壓驅動 方式，則為油壓伺服系統。目前絕大多數的伺服系統採用電力驅動方式，致 動器包含了馬達與功率放大器，例如應用於伺服系統的特別設計馬達稱之為 伺服馬達(servo motor)，其裝置內含位置回授裝置，如光電編碼器(optical encoder)或是解角器(resolver)。
一個傳統伺服機構系統的組成，伺服驅動器主要包含功率放大器與伺服 控制器。以伺服馬達為例，其伺服控制器通常包含速度控制器與扭矩控制器，
馬達通常提供類比式的速度回授信號，控制界面採用±10V 的類比訊號，經由 外迴路的類比命令，可直接控制馬達的轉速或扭矩。採用這種伺服驅動器，
通常必頇再加上一個位置控制器(position controller)，才能完成位置控制。
1-2-4 伺服馬達控制模式
伺服馬達具有各式運動控制模式/參數設定、控制介面 I/O、監控狀態、
接收控制器脈波輸入指令等功能。通常搭配驅動器與控制器(PLC、DSP)，應 用範圍:如 CNC 加工機、多關節機器人、恆速控制、追蹤系統、XY(Z)平台、
機構訂位(定速)控制、轉矩控制等自動化控制。體積小、效率高可應用機械 精密定位、使用半閉迴路系統及全閉路系統、絕對位置檢知、自我過負荷保 護、一般產業機械精密定位應用。
開迴路、半閉迴路、閉迴路的差別
1、開迴路定位系統(OPEN LOOP)
由控制器輸出指令訊號，用來驅動馬達依指令值移動並且停止在指令的位 置。(伺服馬達沒有開迴路控制)
2、半閉迴路定位系統(SEMI-CLOSE LOOP)
將位置或速度檢測器，裝置於馬達軸上已取得位置回授信號及速度回授訊號。
3、閉迴路定位系統(FULL-CLOSE LOOP)
利用光學尺等位置檢測器，直接將物體的位移量隨時的回授給控制系統。
1-2-5 步進馬達與伺服馬達的差別
步進馬達 伺服馬達
價錢便宜 價錢較貴
無時間誤差 運轉時，理想路徑與實際路徑會有 差別
瞬間轉動時無兩倍扭矩，但為該馬 達最大額定扭力
瞬間轉動時有兩倍以上扭矩，可克 服機械啟動時的摩擦力
接線簡單 接線較複雜
開迴路控制，會有失步問題 閉迴路控制，有編碼器回授，較不 會有失步問題
低轉速時會有噪音及震動，且有共 振區問題
轉動時不會有噪音及振動
靜止時為完全靜止狀態 靜止時，會有+/-幾個 COUNT 的誤 差
馬達轉速越高，扭矩會越小 在額定轉速內，扭矩巍峨定扭矩 連續運轉時，馬達會有溫升 連續運轉時，馬達溫升很小 不會有 OverShot 現象 轉動時會有 OverShot 現象 在干擾的環境下，較會有不準的問
題
在干擾的環境下，脈波式伺服(半
閉迴路)還是會有不準的問題，但
電壓命令伺服(全閉迴路)較不會
有不准問題
1-2-6 伺服馬達驅動方式
依據不同的控制需求，在驅動器上會有三種控制模式可以選擇分別為扭 矩控制、速度控制及位置控制。
1.扭矩控制：扭矩指令輸入範圍→ 0～±10V (正電壓→CCW 扭力)，依據 輸入電壓的大小，達到馬達輸出扭力的目的。
2.速度控制：速度指令輸入範圍→ 0～±10V(正電壓→CCW 回轉)，依據輸 入電壓的大小，達到馬達輸出轉速的目的。
3.位置控制：位置指令輸入方式分為 CCW/CW 脈衝列、A/B 相位脈衝列、
Pulse+Dir 方式，依據輸入的脈波數目，達到控制馬達定位的目的。
CCW/CW 脈衝列
A/B 相位脈衝列
Pulse+Dir
1-2-7 伺服馬達之優缺點
優點： 1.不會失步：具備 ENCORDER 檢知裝置，所以可以在位置偏差情況下立 即整定，所以能達到確實之定位。
2.具定位完成信號：可於定位完成時輸出一定位完成之 END 信號。
3.ALARM 輸出信號：於過熱、過負載、過電流〃〃〃等異常情況時即 時輸出警示訊號。
缺點： 1.頇要增益調整：頇依據機構之負載與剛性調整而進行較繁鎖的增益 調整設定。
2.無法靜止的停動特性：因屬於閉回路控制模式所以於停止動作時無 法達到完全靜止之動作，即尚有抖動情形。
1-2-8 伺服馬達驅動器
位置控制(Pt Mode)接線圖
1-3 電位計觸控類比控制組
1-3-1 電位計
1、電位計本身可視為一可變電阻，利用線性的位移變化以電阻的變化輸出，
以滑動器之可動部份，沿著電阻元件滑動，然後以中間端子以和滑動器位置 比例分壓取出輸出，取出之電壓為
類比電壓，若要由 PLC 控制器所讀 取，必頇先經過類比輸入轉換成數 位值。
1-3-2 類比輸入模組
1、類比輸入/類比輸出模組是專門用來接收或輸出
-10V~+10V、0~20mA 及 4~20mA 等可變電壓、電流的模組，
舉凡壓力、流量、速度及磅秤等類比性的控制，一般都是 透過類比輸入模組將電壓或電流轉換成數位值後再進行 比較控制。
2、此處以三菱 FX2N-2AD 為例 2-1 特色：
輸入 CH 數：2CH(電壓、電流不可混合使用)
電壓輸入範圍：DC0~10V，DC0~5V(輸入阻抗 200kΩ)
電流輸入範圍：DC4~20mA(輸入阻抗 250Ω)
解析度：12bitBIN 值
電壓輸入：2.5mV(10V×1/4000)，1.25mV(5V×1/4000)
電流輸入：4μA((20-4)mA×1/4000)
※1. 12bit=4096 數位值， 10V/4096 約等於 0.0025V 即 2.5mV，若數位值等於 2000，則輸入電壓為 2000*0.0025=5V
※2 亦有 13bit、14bit 的解析度，即數位值為 8000、
16000。
2-2 接線
註：使用電流輸入時請將 VIN 及 IIN 兩個端子短路
2-3 讀取設定
FX2N-2AD 模組內建 BFM（18 組 16 位元資料的 RAM） ，A/D 轉換的各項設定參 數及變換所得的數位值被暫存於 BFM 當中，FX2N 主機使用 FROM/TO 指令來讀 出/寫入資料至本模組。
【BFM #0 A/D 變換的下 8 位元現在值】
BFM#17 的 b0 指定 CH1 或 CH2 要作 A/D 變換，而 BFM#0 的內容顯示該 CH A/D 變換的現在值（12 位元中的下 8 位元）。
【BFM #1 A/D 變換的下 4 位元現在值】
BFM#17 的 b0 指定 CH1 或 CH2 要作 A/D 變換，而 BFM#1 的內容顯示該 CH A/D 變換的現在值（12 位元中的下 4 位元）。
【BFM #17 A/D 變換 CH 的選擇】
BFM#17 的 b0 及 b1 被用來指定 CH1 或 CH2 要作 A/D 變換及變換開始已否。
b0 ＝ 0 → 指定 CH1 b0 ＝ 1 → 指定 CH2
b1 ＝ 0 → 1 變化時所指定的 CH 開始作 A/D 變換。
以下例作為說明：
說明：程式執行時，會先指定轉換通道 CH1，然後開始做 CH1 的 A/D 轉換，
再來讀取數位值，然後把 CH1 的上位 4bit 與下位 8bit 的資料結合，存到 暫存器(D100)，其中 M50、D100 編號由使用者自行定義。
1-4 滑台式往復機構單元
由螺桿及導桿組成，透過聯軸器與伺服馬達連接，為伺服馬達所要驅動 的主要機構，後端連結編碼器作為伺服馬達定位檢知。
導螺桿驅動機構主要特色為精密定位，且適合重負載，本機構所使用的 螺桿螺距為 2mm，即馬達每轉一圈滑台前進或後退 2mm，由於伺服馬達為脈波 驅動，並依步級角轉動，因此可以依步級角大小，而做出精密定位。
0 1 3 2 4 5 7 6 9 8 12 10
13 14 15
cm 11
以上圖為例：當使用導程2mm之滾珠螺桿時，每一脈波以0.01mm(2mm/200步/圈) 微細間距進行控制。
1-5 聯 軸器
聯連軸器作為伺服馬達與機械結構的連結裝置
一個性能良好的馬達與設計優良的機械(負荷)相配合時,常會因為結合方法 不當而造成振動大、運轉不正常等現象。進一步說明,若安裝時的中心不準、
偏心 ,則會使馬達壽命異常的縮短,可能使得馬達出力軸疲勞而損壞。為使機 械的性能提高及保護馬達,使用聯軸器(Coulping)是最佳的辦法
1、聯軸器的種類：
聯軸器大致可分為下列幾種,每一種都有其適用的範圍及場合。
2、聯軸器的功能：
以聯軸器作為馬達與機械(負荷)傳動的橋樑,可以有效的吸收安裝時所產生
的誤差,如偏心、偏角及軸間隙等及運轉中產生的震動,達到保護馬達及機械
的功能,減少運轉時的不正常現象。
1-6 控制器
實習箱並未內建 PLC 控制器，但由於使用伺服馬達需要使用電晶體輸出之 PLC，有別於一般常用之繼電器輸出型 PLC，特此作一簡單說明。
1、FX-1N/FX-2N 主機為電晶體輸出機型：支援兩軸(Y0、Y1)高速脈波輸出，
可連接兩台以下伺服馬達，最大脈波速度為 100KHz，若同時連接兩台伺服
馬達，則 Y0、Y1 分別為脈波輸出，方向則由 Y2、Y3 輸出。
2、FX3U 主機為電晶體輸出機型：支援三軸(Y0、Y1、Y2)高速脈波輸出，可 連接三台以下伺服馬達，最大脈波速度為 100KHz。
3、若主機為繼電器輸出型，可接擴充特殊模組 FX2N-1PG 脈波輸出模組，支 援一軸高速脈波輸出，可連接一台伺服馬達，最大脈波速度為 100KHz。
4、若主機為 FX3U 繼電輸出型主機，可接 FX3U-2HSY-ADP 高速脈波輸出 特殊轉接器，援二軸(Y0、Y1)高速脈波輸出，可連接二台以下伺服馬達，
最大脈波速度為 200KHz。
1-6-1 PLC 接線示意圖
0V X0 X2 X4 X6 X10 X12 X14 X16 ●
● X1 X3 X5 X7 X11 X13 X15 X17
Y0 Y2 ● Y4 Y6 ● Y10 Y12 ● Y14 Y16 Y1 Y3 Y5 Y7 Y11 Y13 Y15 Y17
24V S/S L N
COM1 COM2 COM3 COM4
●
RUN POWER
BATT ERROR
IN
OUT
MISUBISHI
FX3U-32MR
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 10 11 12 13 14 15 16 17
RUN
STOP
伺服PLS 伺服DIR 七段01 指撥18
FX2N-2AD VIN1 COM1
電位計 (類比訊號)
L N E
保 險 絲 20 m m 3 A
L N E
POWER SUPPLY 24V 0V
電 源 開 關
伺服EMS伺服ON 指示燈伺服RES 七段02 七段04 七段08 七段11 七段12 七段14 七段18指撥14指撥12指撥11指撥08指撥04指撥02指撥01急停開關停止開關啟動開關滑台原點伺服ALM
P A R T
2 模組程式設計應用
實習一 、手動驅動正逆轉控制 實習二 、脈波數定位控制 實習三 、電子齒輪比換算控制
實習四 、自起動模式定位時間及速度控制 實習五、 加減速模式定位時間及速度控制 實習六、 伺服馬達與負重控制
實習七、 指撥開關輸入與七段顯示器輸出定位控制 實習八、 電位計觸控與電壓表顯示控制
實習九、 伺服馬達與指撥開關設定電位計輸出定位控制 實習十、 行程教導運轉定位與顯示控制
實習十一、多段運轉速度控制
實習十二、多段行程運轉定位與顯示控制
實驗題目簡介
1、 本實習箱採用士林之伺服馬達，故驅動器相關參數設定請查閱士林伺服馬 達技術手冊；參數設定之細項雖然不同，但大致方向均類似，故未來使 用其他廠牌也可很快上手。
2、 伺服馬達之應用大至分為位置模式、速度模式、轉矩模式以及混和模式，
本實習箱之實驗題目採用位置模式；此模式在外界對於伺服馬達之應用 占大部分。
3、 外界在定位控制方式很多各有各的優缺點，在外界都有人使用，主要還是 以機台應用方式選擇，此舉幾例介紹；而本實驗手冊以第 3 種方式為主 1. 將定位座標、速度設定在驅動器內部，以外部腳位控制，修改點位時，
修改驅動器參數即可。
2. 將定位座標、速度設定在 PLC 或模組內部，以專用指令控制，修改點 位時，頇連結 PLC 修改內部參數。
3. 將定位座標、速度設定在程式中的暫存器，以輸出指令搭配暫存器作
控制，修改點位時，修改相對點位之暫存器值。
I/O 規劃
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱
X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 指撥開關 01 Y10 七段顯示 01 X11 指撥開關 02 Y11 七段顯示 02 X12 指撥開關 04 Y12 七段顯示 04 X13 指撥開關 08 Y13 七段顯示 08 X14 指撥開關 11 Y14 七段顯示 11 X15 指撥開關 12 Y15 七段顯示 12 X16 指撥開關 14 Y16 七段顯示 14 X17 指撥開關 18 Y17 七段顯示 18
2-1 實習一、手動驅動正逆轉控制
2-1-1 實習目的：
了解如何使用脈波控制伺服馬達正反轉控制。
2-1-2 實習材料：
伺服馬達、電晶體輸出型 PLC。
2-1-3 功能要求:
1.手動控制伺服馬達依控制方向移動。
2-1-4 輔助說明：
要驅動伺服馬達必頇輸出脈波數及脈波速度，三菱 PLC 脈波輸出指令為 定位指令(相對位置)：
1、 以下為例脈波速度為 1000Hz，脈波數為 2000 個，代表 PLC 經由 Y0 輸出 2000 個脈波，其速度為 1000Hz,意在 2 秒鐘送完 2000 個脈波。
DRVI K2000 K1000 Y0 Y1 脈波數 頻率 輸出 方向
2、以上例為伺服馬達正轉，若要伺服馬達反轉則將脈波數設定為負值。
DRVI K-2000 K1000 Y0 Y1
復歸指令：
1、 以下為例復歸速度為 2000Hz，爬行速度為 1000Hz，意思為初始以 2000Hz 運轉，當觸發 X1 後改以 1000Hz 繼續運轉直到 X1 訊號 OFF ZRN K2000 K1000 X1 Y0
復歸速度 爬行速度 近點訊號 輸出 (DOG)
2-1-5 動作說明:
(1) 按下 PB1，伺服馬達依設定的速度左移，放開按鈕，伺服馬達停止。
(2) 按下 PB2，伺服馬達依設定的速度右移，放開按鈕，伺服馬達停止。
2-1-6 IO 表
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱
X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 Y10
X11 Y11
X12 Y12
X13 Y13
X14 Y14
X15 Y15
X16 Y16
X17 Y17
2-1-7 參數設定
PA01：1000 設定控制模式 PA06：1 設定齒輪比分子 PA07：1 設定齒輪比分母 PA13：0111 設定脈波控制方式 PA39：0001 設定馬達方向 PD01：0000 設定輸入自動 ON
2-1-8 動作流程圖
系統初始
馬達左移 馬達右移 PB1 PB2
PB2 PB1
任意時間 急停 開關 進入急停流程 輔助繼電器清除
暫存器清除 輸出清除
急停 開關 進入復歸流程
馬達復歸 原點
2-1-9 參考程式
程式說明：程式啟動時，將程式引導至流程 1。
程式說明：因急停開關為 NC，所以當 ON 時輸出伺服 ON 和伺服 EMS。
程式說明：當燈號為 1 時恆亮指示燈，為 2 時閃爍指示燈。
程式說明：在流程 1 時，燈號顯示為 1；按下 PB1 時伺服馬達以 50000Hz 向左移動，
而按下 PB2 則向右移動。
程式說明：在任意時間急停按下後，進入急停流程 100，停止輸出，並重置輔助繼電器、
暫存器。
程式說明：在流程 100 時，燈號顯示為 2；解除急停後進入流程 101。
程式說明：在流程 101 時，開始進行復歸，完成後進入流程 102。
程式說明：在流程 102 時，位移至 1mm(避免重複復歸)處後進入流程 1。
習題：
1、將頻率修改為 25000Hz，手動測試其速度。
2、將頻率修改為 10000Hz，手動測試其速度。
3、將正、反分別給予不同速度，再測試其速度。
2-2 實習二、脈波數定位控制
2-2-1 實習目的：
了解如何計算脈波數讓伺服馬達定位。
2-2-2 實習材料：
伺服馬達、電晶體輸出型 PLC。
2-2-3 功能要求:
將伺服馬達 80mm 位置，停止 5 秒後返回原點。
2-2-4 輔助說明：
定位指令(絕對位置)：
1、 以下為例脈波速度為 1000Hz，脈波數為 2000 個，代表 PLC 經由 Y0 輸出 2000 個脈波，其速度為 1000Hz,意在 2 秒鐘送完 2000 個脈波。
DRVA K2000 K1000 Y0 Y1 脈波數 頻率 輸出 方向
2、 DRVI 與 DRVA 差別以下為例 將下列程式各執行二次
DRVI K1000 K1000 Y0 Y1
DRVA K1000 K1000 Y0 Y1 到達位置分別為
相對位置：0 、 1000 、 2000 / PLS 絕對位置：0 、 1000 、 1000 / PLS 再執行下列程式一次
DRVI K2000 K1000 Y0 Y1 DRVA K2000 K1000 Y0 Y1
到達位置分別為
相對位置：2000 、 4000 / PLS 絕對位置：1000 、 2000 / PLS
2-2-5 動作說明:
(1) 按下啟動按鈕後，步進馬達依所設定的速度起動正轉前進，在到達
80mm 處停止，停止 5 秒後反轉回 0 mm 處。
移動 回原點 2
1
0 8
(2) 計算脈波數：
需位移距離 80mm
螺桿為每轉一圈為 5mm 80mm/5mm = 16 圈
驅動器驅動解析度為 10000
10000 PLS * 16 圈 = 160000 PLS
2-2-6 IO 表
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱
X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 Y10
X11 Y11
X12 Y12
X13 Y13
X14 Y14
X15 Y15
X16 Y16
X17 Y17
2-2-7 參數設定
PA01：1000 設定控制模式 PA06：1 設定齒輪比分子 PA07：1 設定齒輪比分母 PA13：0111 設定脈波控制方式 PA39：0001 設定馬達方向 PD01：0000 設定輸入自動 ON
2-2-8 動作流程圖
任意時間 急停 開關 進入急停流程 輔助繼電器清除
暫存器清除 輸出清除
急停 開關 進入復歸流程
馬達復歸 原點 系統初始
啟動 開關 馬達左移 至80mm處
計時 完成 計時
位移 完成
馬達右移 至0mm處
位移 完成
2-2-9 參考程式
程式說明：程式啟動時，將程式引導至流程 1。
程式說明：因急停開關為 NC，所以當 ON 時輸出伺服 ON 和伺服 EMS。
程式說明：當燈號為 1 時恆亮指示燈，為 2 時閃爍指示燈。
程式說明：在流程 1 時，燈號顯示為 1；按下啟動開關進入流程 2。
程式說明：在流程 2 時，將計算後之值輸出，因超過 32,767，所以需使用 32 位元指 令 DDRVA，輸出完成後進入流程 3。
程式說明：在流程 3 時，開始計時 5 秒，完成後進入流程 101。
程式說明：在任意時間急停按下後，進入急停流程 100，停止輸出，並重置輔助繼電器、
暫存器。
程式說明：在流程 100 時，燈號顯示為 2；解除急停後進入流程 101。
程式說明：在流程 101 時，開始進行復歸，完成後進入流程 102。
程式說明：在流程 102 時，位移至 1mm(避免重複復歸)處後進入流程 1。
習題：
1、將步進馬達定位於 100mm 處，停止 4 秒後，反轉回到 0mm 處(速度為 25000Hz)。
2、將步進馬達定位於 140mm 處，停止 3 秒後，反轉回到 0mm 處(速度為 10000Hz)。
2-3 實習三、電子齒輪比換算控制
2-3-1 實習目的：
了解如何將值換算成方便使用之單位；以三菱 J4 為例其解析度為 4,194,304，經換算可將值換算為整數方便使用
2-3-2 實習材料：
伺服馬達、電晶體輸出型 PLC。
2-3-3 功能要求:
先設定電子齒輪比將值換算成方便使用之單位。
2-3-4 輔助說明:
電子齒輪比的範圍各廠牌不一定相同，以士林驅動器為例：
1/50 < 電子齒輪比 < 200
2-3-5 動作說明:
(1) 換算單位：長度
驅動器驅動解析度為 10000 螺桿為每轉一圈為 5mm
10000/5 mm = 2000 其值超出範圍故將倍率降低為 200
10 PLS = 1 mm ( 參數 PA06：200 PA07：1)
換算後 假設要前往 100mm 處 其脈波數為 100*10 =1000 PLS 此時頻率值也將乘以 200 倍
(2) 換算單位：轉速 rpm
10000 PLS = 1rps = 1/60 rpm
1 Hz = 1 rpm ( 參數 PA06：10000 PA07：60) 換算後 假設要以 200 rpm 的速度移動 其頻率為 200 Hz
此時移動距離變為 60 PLS = 1 圈 = 5 mm
(2) 換算單位：角度
10000 PLS = 360 度
1 PLS = 1 度 ( 參數 PA06：10000 PA07：360) 換算後 假設要將角度定位於 90 度 其脈波數為 90 PLS
此時頻率變為 360 PLS = 1 rps
因另一控制單位也跟著變化，所以當二值無法取平衡時，則選擇比較主要的 控制單位。
補充說明：如要監視目前 rpm 值時，可以按下驅動器 MODE 鍵，切換至顯示 Fbp 後按上/下鍵，切換至 r 後按下 SET 鍵，此時顯示的值為馬達運轉
時的 rpm 值。
如要直接將值輸入至 PLC 時，在與 PLC 連線按下 F3 變更為監控模式，如圖
切換監控模式時會出現紅框 1，表示以切換完成；此時將選項選至想要控制之 元件如紅框 2，按下 Shift+Enter 會出現紅框 3，如選擇為 Y、M 則是強制啟 動或關閉；當出現紅框 3 時，輸入暫存器以及欲輸入之值按下 Set 即可將值 輸入 PLC。
2-3-6 IO 表
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱
X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 Y10
X11 Y11
X12 Y12
X13 Y13
X14 Y14
X15 Y15
X16 Y16
X17 Y17
2-3-7 參數設定
PA01：1000 設定控制模式
PA06：換算值 設定齒輪比分子
PA07：換算值 設定齒輪比分母
PA13：0111 設定脈波控制方式
PA39：0001 設定馬達方向
PD01：0000 設定輸入自動 ON
2-3-8 動作流程圖
任意時間 急停 開關 進入急停流程 輔助繼電器清除
暫存器清除 輸出清除
急停 開關 進入復歸流程
馬達復歸 原點 系統初始
啟動 開關 馬達左移 至設定處
計時 完成 計時
位移
完成
2-3-9 參考程式
程式說明：程式啟動時，將程式引導至流程 1。
程式說明：因急停開關為 NC，所以當 ON 時輸出伺服 ON 和伺服 EMS。
程式說明：當燈號為 1 時恆亮指示燈，為 2 時閃爍指示燈。
程式說明：在流程 1 時，燈號顯示為 1；按下啟動開關進入流程 2。
程式說明：在流程 2 時，將齒輪比值與計算後之值輸入(參考 2-3-5)，如超過 32,767，
則需使用 32 位元指令 DDRVA，輸出完成後進入流程 3。
程式說明：在流程 3 時，開始計時 3 秒，完成後進入流程 1。
程式說明：在任意時間急停按下後，進入急停流程 100，停止輸出，並重置輔助繼電器、
暫存器。
程式說明：在流程 100 時，燈號顯示為 2；解除急停後進入流程 101。
程式說明：在流程 101 時，輸入復歸值開始進行復歸，完成後進入流程 102。
程式說明：在流程 102 時，位移至 1mm(避免重複復歸)處後進入流程 1。
習題：
1、 請以 rpm 為單位完成實驗。
2、
請以角度為單位完成實驗。
2-4 實習四、自起動模式定位時間及速度控制 2-4-1 實習目的：
了解如何在自起動模式下計算脈波速度，在一定的時間內定位。
2-4-2 實習材料：
伺服馬達、電晶體輸出型 PLC。
2-4-3 功能要求:
移動滑台 200mm，定位時間為 10 秒，算出所需的脈波速度，復歸回 原點。
2-4-4 動作說明:
1、算出定位時間 10 秒，所需脈波速度。
運轉所需脈波數=(200mm/5mm)*(10000/20)=20000 運轉所需脈波速度(Hz)=20000/10s=2000Hz
移動
回原點 2 1
20 0 cm
2、按下啟動按鈕後，步進馬達依所設定的速度起動正轉前進， 在到達 200mm 處停止，停止 5 秒後反轉回 0 mm 處。
2-4-5 IO 表
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱 X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 Y10
X11 Y11
X12 Y12
X13 Y13
X14 Y14
X15 Y15
X16 Y16
X17 Y17
2-4-6 參數設定
PA01：1000 設定控制模式 PA06：20 設定齒輪比分子 PA07：1 設定齒輪比分母 PA13：0111 設定脈波控制方式 PA39：0001 設定馬達方向 PD01：0000 設定輸入自動 ON
2-4-7 動作流程圖
任意時間 急停 開關 進入急停流程 輔助繼電器清除
暫存器清除 輸出清除
急停 開關 進入復歸流程
馬達復歸 原點 系統初始
啟動 開關 馬達左移 至200mm處
計時 完成 計時
位移 完成
馬達右移 至0mm處
位移 完成
2-4-8 參考程式
程式說明：程式啟動時，將程式引導至流程 1。
程式說明：因急停開關為 NC，所以當 ON 時輸出伺服 ON 和伺服 EMS。
程式說明：當燈號為 1 時恆亮指示燈，為 2 時閃爍指示燈。
程式說明：在流程 1 時，燈號顯示為 1；按下啟動開關進入流程 2。
程式說明：在流程 2 時，將計算後之值輸出，輸出完成後進入流程 3。
程式說明：在流程 3 時，開始計時 5 秒，完成後進入流程 101。
程式說明：在任意時間急停按下後，進入急停流程 100，停止輸出，並重置輔助繼電器、
暫存器。
程式說明：在流程 100 時，燈號顯示為 2；解除急停後進入流程 101。
程式說明：在流程 101 時，開始進行復歸，完成後進入流程 102。
程式說明：在流程 102 時，位移至 1mm(避免重複復歸)處後進入流程 1。
習題：
1、 請計算前進至 150mm 處，定位時間 15 秒，所需脈波數、脈波速度，並 完成實驗。
2、 請計算前進至 180mm 處，定位時間 8 秒，所需脈波數、脈波速度，並
完成實驗。
2-5 實習五、加減速模式定位時間及速度控制 2-5-1 實習目的：
了解如何在一定的時間內定位及修改加減速。
2-5-2 實習材料：
伺服馬達、電晶體輸出型 PLC。
2-5-3 功能要求:
移動滑台 180mm，定位時間為 11 秒，移動至 180mm 處，停止 5 秒，
反轉回原點。
2-5-4 輔助說明：
本實習箱定位採用 PLC 內部定位模組，三菱 PLC 脈波輸出的加減速可變 更相對應之特殊暫存器進行修改
相關暫存器：
1、 D8343 ：Y0 最高速度
D8348 ：Y0 加速時間 (初始值 100 ms) D8349 ：Y0 減速時間 (初始值 100 mS)
因加減速會以根據最高速的速率做加減速，故需設定最高速，才符合計算 後的時間
2-5-5 動作說明:
(1) 將移動滑台 180mm，定位時間為 11 秒，加速時間為 2 秒加速至計算值 後，作定速運轉，運轉至減速處，開始減速，減速時間 2 秒，減速至
停止，停止 5 秒後反轉回 0 mm 處。
移動
回原點 2 1
18 0
(2) 運轉所需脈波數=(180mm/5mm)*(10000/20)=18000 運轉所需脈波速度(Hz)=18000-0/11s-2s=2000Hz
2-5-6 IO 表
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱
X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 Y10
X11 Y11
X12 Y12
X13 Y13
X14 Y14
X15 Y15
X16 Y16
X17 Y17
2-5-7 參數設定
PA01：1000 設定控制模式 PA06：20 設定齒輪比分子 PA07：1 設定齒輪比分母
PA13：0111 設定脈波控制方式 PA39：0001 設定馬達方向 PD01：0000 設定輸入自動 ON
2-5-8 動作流程圖
任意時間
1111急停 開關 進入急停流程 輔助繼電器清除
暫存器清除 輸出清除
急停 開關 進入復歸流程
馬達復歸 原點 系統初始
啟動 開關 馬達左移 頻率由0Hz 加速到2000Hz
計時 完成 頻率由2000Hz
減速到0Hz 到達 減速處
馬達右移 至0mm處
位移 完成 位移 完成 計時
2-5-9 參考程式
程式說明：程式啟動時，將程式引導至流程 1。
程式說明：因最高速會影響加減速時間，故將值設定為運轉速度；加減速時間設定為 2 秒。
程式說明：因急停開關為 NC，所以當 ON 時輸出伺服 ON 和伺服 EMS。
程式說明：當燈號為 1 時恆亮指示燈，為 2 時閃爍指示燈。
程式說明：在流程 1 時，燈號顯示為 1；按下啟動開關進入流程 2。
程式說明：在流程 2 時，將計算後之值輸出，輸出完成後進入流程 3。
程式說明：在流程 3 時，開始計時 5 秒，完成後進入流程 101。
程式說明：在任意時間急停按下後，進入急停流程 100，停止輸出，並重置輔助繼電器、
暫存器。
程式說明：在流程 100 時，燈號顯示為 2；解除急停後進入流程 101。
程式說明：在流程 101 時，開始進行復歸，完成後進入流程 102。
程式說明：在流程 102 時，位移至 1mm(避免重複復歸)處後進入流程 1。
習題：
1、 請計算前進至 150mm 處，定位時間 13 秒，加減速時間為 3 秒，所需脈波 數、脈波速度，並完成實驗。
2-6 實習六、伺服馬達與負重控制 2-6-1 實習目的：
了解伺服馬達在負重過重時，產生伺服馬達跳脫後復歸控制。
2-6-2 實習材料：
伺服馬達、電晶體輸出型 PLC。
2-6-3 功能要求:
在運轉中增加阻力，使伺服馬達跳脫後復歸。
2-6-4 動作說明:
1、將扭力限制參數調低，伺服馬達移動至 250mm 處，途中增加阻力(抓住 聯軸器)使伺服馬達跳脫，並閃爍指示燈告知，再進行復歸。
移動
回原點 2 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 12 13 14 15
cm 11
聯軸器
2-6-5 IO 表
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱
X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 Y10
X11 Y11
X12 Y12
X13 Y13
X14 Y14
X15 Y15
X16 Y16
X17 Y17
2-6-6 參數設定
PA01：1000 設定控制模式
PA05：30 轉矩限制
PA06：20 設定齒輪比分子
PA07：1 設定齒輪比分母
PA13：0111 設定脈波控制方式
PA39：0001 設定馬達方向
PD01：0000 設定輸入自動 ON
2-6-7 動作流程圖
任意時間 急停 開關 進入急停流程 輔助繼電器清除
暫存器清除 輸出清除
急停 開關 進入復歸流程
馬達復歸 原點 系統初始
啟動 開關 馬達左移
計時 完成 計數 完成
馬達右移 至0mm處
位移 完成 計時
任意時間 伺服 ALM 閃爍指示燈
啟動
開關
2-6-8 參考程式
程式說明：程式啟動時，將程式引導至流程 1。
程式說明：因急停開關為 NC，所以當 ON 時輸出伺服 ON 和伺服 EMS。
程式說明：當燈號為 1 時恆亮指示燈，為 2 時閃爍指示燈。
程式說明：在流程 1 時，燈號顯示為 1；按下啟動開關進入流程 2。
程式說明：在流程 2 時，將計算後之值輸出，輸出完成後進入流程 3。
程式說明：在流程 3 時，開始計時 5 秒，完成後進入流程 101。
程式說明：在流程 50 時，閃爍指示燈；按下啟動使驅動器復歸，故障解除後進入流程 101。
程式說明：在任何時間故障訊號觸發進入流程 50。
程式說明：在任意時間急停按下後，進入急停流程 100，停止輸出，並重置輔助繼電器、
暫存器。
程式說明：在流程 100 時，燈號顯示為 2；解除急停後進入流程 101。
程式說明：在流程 101 時，開始進行復歸，完成後進入流程 102。
程式說明：在流程 102 時，位移至 1mm(避免重複復歸)處後進入流程 1。
2-7 實習七、 指撥開關輸入與七段顯示器輸出定位控制 2-7-1 實習目的：
了解如何利用指撥開關輸入做為伺服馬達定位控制與七段顯示器 如何顯示輸出。
2-7-2 實習材料：
伺服馬達、電晶體輸出型 PLC、指撥開關、七段顯示器。
2-7-3 功能要求:
1、利用兩位數指撥開關指定伺服馬達兩點定位，十位數指定第一 點定位，個位數指定第二點定位 。
2、七段顯示器顯示預計到位的定位點。
3、動作中切換指撥開關設定無效。
2-7-4 動作說明:
1、指撥開關指定兩位大於 0 且不重複的值(非 00、11、22、33……)，
若有一位數以上設為或重複數字，視為錯誤輸入，七段顯示器以 0.5/0.5 秒 ON/OFF 閃爍，重新輸入，若輸入格式正確，七段顯示器顯示 00。
2、按下啟動開關，步進馬達以定速(2000Hz)前進到十位數指定的數字，
七段顯示器顯示第一個定點數字。
移動 1
編碼器 Encoder
0 9
3、伺服馬達到達第一定位點後，停止 2 秒，準備再度前進(若個位數大
於十位數)或後退(若個位數小於十位數)，七段顯示器顯示第二個定點
數字。
移動 2 編碼器
Encoder
0 6
9
4、步進馬達到達第二定位點後，停止 2 秒，以定速(5000Hz)反轉回原點。
2-7-5 IO 表
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱
X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 指撥開關 01 Y10 七段顯示 01 X11 指撥開關 02 Y11 七段顯示 02 X12 指撥開關 04 Y12 七段顯示 04 X13 指撥開關 08 Y13 七段顯示 08 X14 指撥開關 11 Y14 七段顯示 11 X15 指撥開關 12 Y15 七段顯示 12 X16 指撥開關 14 Y16 七段顯示 14 X17 指撥開關 18 Y17 七段顯示 18
2-7-6 參數設定
PA01：1000 設定控制模式
PA06：20 設定齒輪比分子
PA07：1 設定齒輪比分母
PA13：0111 設定脈波控制方式
PA39：0001 設定馬達方向
PD01：0000 設定輸入自動 ON
2-7-7 動作流程圖
任意時間
1111急停 開關 進入急停流程 輔助繼電器清除
暫存器清除 輸出清除
急停 開關 進入復歸流程
馬達復歸 原點 系統初始
啟動 開關 馬達左移 至第一定點
計時 完成 位移 完成
馬達右移 至0mm處
計時
位移 完成 馬達位移 至第二定點
位移 完成 計時
計時 完成
2-7-8 參考程式
程式說明：程式啟動時，將程式引導至流程 1。
程式說明：因急停開關為 NC，所以當 ON 時輸出伺服 ON 和伺服 EMS。
程式說明：當燈號為 1 時恆亮指示燈，為 2 時閃爍指示燈。
程式說明：利用 BIN 與 BCD 指令將指撥開關個位數輸入(X10~X13)轉換為十進制，並存入 D6，此為個位數輸入，十位數輸入(X14~X17)轉換為十進制，並存入 D4，此為十位數輸入，
將 D2 轉換 Y10-Y17 輸出於七段顯示器上，但因頇閃爍功能所以此處以 MOV 代替，並且當設 定符合時，輔助繼電器 M15 ON。
程式說明：將設定目標值換算成脈波數。
程式說明：建立位移模組，當模組啟動後執行位移定位，完成後輸出一旗標。
程式說明：在流程 1 時，燈號顯示為 1；按下啟動後，如設定符合分別將數值紀錄在 D14、
D16，並進入流程 3，而設定不符合時，則進入流程 2。
程式說明：在流程 2 時，將數值交替輸入七段形成閃爍；當符合設定時，將 0 輸入七 段並進入流程 1。
程式說明：在流程 3 時，將定位一值顯示於七段與輸入目標值換算成脈波數，並啟動 位移模組，模組完成後進入流程 4。
程式說明：在流程 4 時，開始計時 2 秒，完成後進入流程 5。
程式說明：在流程 5 時，將定位二值顯示於七段與輸入目標值換算成脈波數，並啟動 位移模組，模組完成後進入流程 6。
程式說明：在流程 6 時，開始計時 2 秒，完成後七段顯示 0 並進入流程 101。
程式說明：在任意時間急停按下後，進入急停流程 100，停止輸出，並重置輔助繼電器、
暫存器。
程式說明：在流程 100 時，燈號顯示為 2；解除急停後進入流程 101。
程式說明：在流程 101 時，開始進行復歸，完成後進入流程 102。
程式說明：在流程 102 時，位移至 1mm(避免重複復歸)處後進入流程 1。
習題：
1、
利用指撥開關，十位數為定位點(1~9)，個位數為速度值(1~3)，速度 1=1000Hz，速度 2=2000Hz，速度 3=3000Hz，定位後停止 5 秒，以 5000Hz 反轉 回 0cm 處。
2-8 實習八、電位計觸控與電壓表顯示控制
2-8-1 實習目的：
了解 A/D 類比輸入的操作及利用電位計控制步進馬達定位。
2-8-2 實習材料：
伺服馬達、電晶體輸出型 PLC、FX2N-2AD 類比輸入模組。
2-8-3 功能要求:
利用步進馬達移動使電位計依序輸出 1V、2V、3V、4V、4.5V。
2-8-4 輔助說明：
實驗手冊前面介紹 AD 模組的設定是針對內部緩衝記憶體(BFM)設 定，以下介紹為 2AD 模組專用指令
RD3A：
1、 以下為例模組為外加第幾個模組，頻道為選擇 CH1 或 CH2 輸入，以 FX-2AD 為例 CH1：K21 CH2：K22，資料儲存為經模組轉換之值儲放位置，其值 為 0~10V 對應 0~4095
RD3A K0 K21 D0 模組數 頻道 資料儲存 補充：2DA 專用 WR3A 用法與 RD3A 相同 FLT：
將整數轉換成浮點小數，用在需小數點計算時使用。
INT：
將浮點小數轉換成整數，用在小數點計算完使用，因輸出不接受浮點小數。
EDIV、EMUL…等運算指令：
前方加”E”為浮點小數運算使用。
2-8-5 動作說明:
1、 伺服馬達前進觸及電位計後暫停，停止 1 秒後，伺服馬達再度前 進
(慢速前進 500Hz)使電位計輸出 1V 後，暫停 3 秒，觀察類比電壓 表是否輸出 1V。
V
1
電位計
2、伺服馬達再度(慢速前進 500Hz)前進使電位計輸出 2V 後，暫停 3 秒，
觀察類比電壓表是否輸出 2V。
V
2
電位計
3、伺服馬達再度前進(慢速前進 500Hz)使電位計輸出 3V 後，暫停 3 秒，
觀察類比電壓表是否輸出 3V。
V
3
電位計
4、伺服馬達再度前進(慢速前進 500Hz)使電位計輸出 4V 後，暫停 3 秒，
觀察類比電壓表是否輸出 4V。
V
4
電位計
5、 伺服馬達再度前進(慢速前進 500Hz)使電位計輸出 4.5V 後，暫停 3 秒，
觀察類比電壓表是否輸出 4.5V。
V
4.5
電位計
6、 步進馬達後退(快速後退 5000Hz)回 0cm 處。
電位計
V
0
2-8-6 IO 表
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱
X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 指撥開關 01 Y10 七段顯示 01 X11 指撥開關 02 Y11 七段顯示 02 X12 指撥開關 04 Y12 七段顯示 04 X13 指撥開關 08 Y13 七段顯示 08 X14 指撥開關 11 Y14 七段顯示 11 X15 指撥開關 12 Y15 七段顯示 12 X16 指撥開關 14 Y16 七段顯示 14 X17 指撥開關 18 Y17 七段顯示 18
2-8-7 參數設定
PA01：1000 設定控制模式
PA06：20 設定齒輪比分子
PA07：1 設定齒輪比分母
PA13：0111 設定脈波控制方式
PA39：0001 設定馬達方向
PD01：0000 設定輸入自動 ON
2-8-8 動作流程圖
任意時間
1111急停 開關 進入急停流程 輔助繼電器清除
暫存器清除 輸出清除
急停 開關 進入復歸流程
馬達復歸 原點 系統初始
啟動 開關 馬達左移
計時 完成
電位計 1V 計時
馬達左移
計時 完成
電位計 2V 計時
馬達左移
計時 完成
電位計 4V 計時
馬達左移
計時 完成
電位計 4.5V 計時
馬達左移
計時 完成
電位計 3V 計時
馬達右移 至0mm處
位移
完成
2-8-9 參考程式
程式說明：程式啟動時，將程式引導至流程 1。
程式說明：因急停開關為 NC，所以當 ON 時輸出伺服 ON 和伺服 EMS。
程式說明：當燈號為 1 時恆亮指示燈，為 2 時閃爍指示燈。
程式說明：將經模組取的值運算並顯示於七段顯示器。
程式說明：在流程 1 時，燈號顯示為 1；按下啟動後進入流程 2。
程式說明：在流程 2 時，伺服馬達左移至電位計觸發後(40 為避免浮動數值)進入流 程 3。
程式說明：在流程 3 時，開始計時 2 秒，完成後進入流程 4。
程式說明：在流程 4 時，依照不同次數對應不同電壓值，完成後進入流程 5。
程式說明：在流程 5 時，開始計時 3 秒，完成後次數未達到進入流程 4；如次數已達 到則進入流程 101。
程式說明：在任意時間急停按下後，進入急停流程 100，停止輸出，並重置輔助繼電器、
暫存器。
程式說明：在流程 100 時，燈號顯示為 2；解除急停後進入流程 101。
程式說明：在流程 101 時，開始進行復歸，完成後進入流程 102。
程式說明：在流程 102 時，位移至 1mm(避免重複復歸)處後進入流程 1。
習題：
1、利用伺服馬達移動使電位計依序輸出 1.2V、2.1V、2.9V、3.3V、4.2V
2-9 實習九、伺服馬達與指撥開關設定電位計輸出定位控制
2-9-1 實習目的：
了解如何利用指撥開關設定小數位數，驅動步進運轉使電位計輸出 所設定的電壓值。
2-9-2 實習材料：
伺服馬達、電晶體輸出型 PLC、FX2N-2AD 類比輸入模組、指撥開 關、
七段顯示器。
2-9-3 功能要求:
電位計輸出電壓必頇如指撥開關所設定值。
2-9-4 動作說明:
1、以指撥開關設定電位計所要輸出的電壓值。
2、伺服馬達運轉壓按電位計輸出，七段顯示器同步顯示當時之電壓值，
當電位計電壓輸出如指撥開關設定，步進馬達停止運轉。
3、再度按下啟動按鈕，步進馬達反轉回原點處。
電位計
V
1.2
2-9-5 IO 表
輸入點 (INPUT) 輸出點 (OUTPUT)
PLC 點位 名 稱 PLC 點位 名 稱
X0 伺服 ALM Y0 伺服 PUL
X1 滑台原點 Y1 伺服 DIR
X2 Y2 伺服 ON
X3 Y3 伺服 EMS
X4 Y4 伺服 RES
X5 啟動開關/PB1 Y5 指示燈
X6 停止開關/PB2 Y6 X7 緊急停止 (NC) Y7
X10 指撥開關 01 Y10 七段顯示 01 X11 指撥開關 02 Y11 七段顯示 02 X12 指撥開關 04 Y12 七段顯示 04 X13 指撥開關 08 Y13 七段顯示 08 X14 指撥開關 11 Y14 七段顯示 11 X15 指撥開關 12 Y15 七段顯示 12 X16 指撥開關 14 Y16 七段顯示 14 X17 指撥開關 18 Y17 七段顯示 18
2-9-6 參數設定
PA01：1000 設定控制模式
PA06：20 設定齒輪比分子
PA07：1 設定齒輪比分母
PA13：0111 設定脈波控制方式
PA39：0001 設定馬達方向
PD01：0000 設定輸入自動 ON
2-9-7 動作流程圖
任意時間
1111急停 開關 進入急停流程 輔助繼電器清除
暫存器清除 輸出清除
急停 開關 進入復歸流程
馬達復歸 原點 馬達右移
至0mm處 位移 完成 系統初始
啟動
馬達左移
到達 設定電壓
啟動
2-9-8 參考程式
程式說明：程式啟動時，將程式引導至流程 1。
程式說明：因急停開關為 NC，所以當 ON 時輸出伺服 ON 和伺服 EMS。
程式說明：當燈號為 1 時恆亮指示燈，為 2 時閃爍指示燈。
程式說明：將經模組取的值運算並顯示於七段顯示器。
程式說明：轉換指撥值並判別其值是否符合。
程式說明：在流程 1 時，燈號顯示為 1；按下啟動並符合設定進入流程 2。
程式說明：在流程 2 時，伺服馬達左移至電位計觸發後(40 為避免浮動數值)進入流 程 3。
程式說明：在流程 3 時，伺服馬達左移至等於指撥值後進入流程 4。
程式說明：在流程 4 時，按下啟動開關後進入流程 101。
程式說明：在任意時間急停按下後，進入急停流程 100，停止輸出，並重置輔助繼電器、
暫存器。
程式說明：在流程 100 時，燈號顯示為 2；解除急停後進入流程 101。
程式說明：在流程 101 時，開始進行復歸，完成後進入流程 102。
程式說明：在流程 102 時，位移至 1mm(避免重複復歸)處後進入流程 1。
