1定位原理及方案
1.1 伺服電機加減速控制原理
伺服電機驅動執行機構從一個位置向另一個位置移動時，要經歷升速、恒速和減速過程。當伺服電機的運行頻率低于其本身起動頻率時，可以用運行頻率直接起動并以此頻率運行，需要停止時，可從運行頻率直接降到零速。當伺服電機運行頻率fb>fa（有載起動時的起動頻率）時，若直接用fb頻率起動會造成伺服電機失步甚至堵轉。同樣在fb頻率下突然停止時，由于慣性作用，伺服電機會發生過沖，影響定位精度。如果非常緩慢的升降速，伺服電機雖然不會產生失步和過沖現象，但影響了執行機構的工作效率。所以對伺服電機加減速要保證在不失步和過沖前提下，用最快的速度（或最短的時間）移動到指定位置。
伺服電機常用的升降頻控制方法有2種：直線升降頻（圖1）和指數曲線升降頻（圖2）。指數曲線法具有較強的跟蹤能力，但當速度變化較大時平衡性差。直線法平穩性好，適用于速度變化較大的快速定位方式。以恒定的加速度升降，規律簡練，用軟件實現比較簡單，本文即采用此方法。
1.2 定位方案
要保證系統的定位精度，脈沖當量即伺服電機轉一個步距角所移動的距離不能太大，而且伺服電機的升降速要緩慢，以防止產生失步或過沖現象。但這兩個因素合在一起帶來了一個突出問題：定位時間太長，影響執行機構的工作效率。因此要獲得高的定位速度，同時又要保證定位精度，可以把整個定位過程劃分為兩個階段：粗定位階段和精定位階段。粗定位階段，采用較大的脈沖當量，如0.1mm/步或1mm/步，甚至更高。精定位階段，為了保證定位精度，換用較小的脈沖當量，如0.01mm/步。雖然脈沖當量變小，但由于精定位行程很短（可定為全行程的五十分之一左右），并不會影響到定位速度。為了實現此目的，機械方面可通過采用不同變速機構實現。
工業機床控制在工業自動化控制中占有重要位置，定位鉆孔是常用工步。設刀具或工作臺欲從A點移至C點，已知AC=200mm，把AC劃分為AB與BC兩段，AB=196mm，BC=4mm，AB段為粗定位行程，采用0.1mm/步的脈沖當量依據直線升降頻規律快速移動，BC段為精定位行程，采用0.01mm/步的脈沖當量，以B點的低頻恒速運動完成精確定位。在粗定位結束進入精定位的同時，PLC自動實現變速機構的更換。
2 定位程序設計
2.1 PLC脈沖輸出指令
目前較為先進的PLC不僅具有滿足順序控制要求的基本邏輯指令，而且還提供了豐富的功能指令。Siemens S7-200系列PLC的PLUS指令在Q0.0和Q0.1輸出PTO或PWM高速脈沖，****輸出頻率為20KHz。脈沖串（PTO）提供方波輸出（50%占空比），用戶控制周期和脈沖數。脈沖寬度可調制（PWM）酮能提供連續、變占空比輸出，用戶控制周期和脈沖寬度。本文采用PTO的多段管線工作方式實現粗定位，PTO的單段管線方式實現精定位。
上述例子中，假定電機的起動和結束頻率是2KHz，****脈沖頻率是10KHz。在粗定位過程中，用200個脈沖完成升頻加速，400個脈沖完成降頻減速。使用PLC的PTO多段管線脈沖輸出時，用下面的公式計算升降頻過程中的脈沖增量值。
給定段的周期增量=（ECT—ICT）/Q
式中：ECT=該段結束周期時間
ICT=該段初始周期時間
利用這個公式，加速部分（第1段）周期增量為2，減速部分（第3段）周期增量為1。因第2段是恒速部分，故周期增量為0。如果PTO的包絡表從VB500開始存放，則表1為上例的包絡表值。
2.2 源程序
//主程序
LD SM0.1 //首次掃描為1
R Q0.0，1 //復位映像寄存器位
CALL 0 //調用子程序0，初始化粗定位相關參數
LD M0.0 //粗定位完成
R Q0.0，1
CALL 1 //調用子程序1，初始化精定位相關參數
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