在自动化设备中，伺服电机因其高精度、高响应性和可控性而被广泛应用。设备运行过程中，常常需要实现暂停功能，例如进行临时检查、排除故障、等待物料或响应急停信号后的安全暂停等。在PLC控制的伺服系统中，实现平滑、可靠且位置保持准确的暂停功能至关重要。以下是几种常用且可靠的实现方式及其详细步骤：
核心思想：暂停的本质
暂停的核心在于让伺服电机立即停止在当前位置并保持住，且在收到“继续运行”指令后，能平滑地、无冲击地从当前位置继续执行后续的运动轨迹或程序。这涉及到对伺服驱动器内部位置环、速度环和电流环（扭矩环）的精确控制。
方法一：利用伺服驱动器的“暂停”输入端子（DI信号） - 最常用、最可靠
◆ 这是最推荐、最直接、响应最快的方式，利用了伺服驱动器本身的功能。
原理
◆大多数伺服驱动器（如安川Yaskawa、三菱Mitsubishi、松下Panasonic、台达Delta、汇川Inovance等）都提供专用的数字量输入（DI）端子，如`P-CON`（松下）、`P-OT` / `N-OT`（三菱，需配置）、`C-MODE`（安川，配置为内部速度0）、`SI/SO`（台达，配置为暂停）等。当这个DI信号被激活（ON或OFF，取决于驱动器参数设置）时，驱动器会：
1. 立即停止： 中断当前接收到的任何来自PLC的运动指令（脉冲、模拟量、通讯指令）。
2. 位置保持： 进入“位置控制模式”并锁定当前位置。驱动器内部的位置环会持续工作，产生必要的扭矩（电流）来抵抗外力（如重力、惯性），将电机轴精确地保持在当前位置。
3. 指令缓冲： PLC发送的运动指令可能会被驱动器暂时忽略或缓冲（取决于驱动器和通讯协议）。
实现步骤
1. 硬件准备：
确认伺服驱动器是否有专用的“暂停”、“保持”、“内部速度0”或可配置为暂停功能的DI端子。查阅驱动器手册。
将PLC的一个数字量输出（DO）点连接到该驱动器的指定DI端子上。
确保接线正确、可靠（常使用屏蔽双绞线，注意共地/隔离）。
2. 驱动器参数设置：
找到对应DI端子功能的参数（如Panasonic的`Pr0.01` - DI1功能选择，设为`17: P-CON`；Mitsubishi的`Pr418` / `Pr419` 配置`P-OT`/`N-OT`模式；Yaskawa配置`C-MODE`为内部速度0等）。
设置该DI信号的有效电平（常开NO/常闭NC）。
可能需要设置“暂停模式”下的其他参数，如保持扭矩限制（防止过载）、滤波时间等。参考具体驱动器手册。
3. PLC程序编写：
在需要暂停的位置（如HMI暂停按钮按下、传感器触发异常、急停连锁解除后需保持等），置位（SET）连接至驱动器暂停DI的那个PLC输出点（`Yxx`）。
在需要恢复运行的位置（如HMI继续按钮按下、异常解除等），位（RST） 该PLC输出点。
示例（结构化文本ST）：
```structuredtext
IF bPauseButton OR bEmergencyStopReleased THEN // 暂停条件：按下暂停按钮或急停解除后需要保持
Y_PauseDI := TRUE; // 激活驱动器暂停DI信号
ELSIF bContinueButton THEN // 继续条件
Y_PauseDI := FALSE; // 取消驱动器暂停DI信号
// 可选：在此处触发继续运动的指令（如果驱动器暂停时缓冲了指令，则可能不需要）
END_IF;
```
4. 恢复运行：
当PLC复位暂停DI信号后，驱动器会立即退出暂停状态。
关键点：
如果暂停期间PLC停止了脉冲发送或运动指令（通常应该停止，避免指令堆积），恢复时需要重新触发目标运动指令（绝对定位、相对定位、速度模式启动等）。驱动器会从当前位置开始执行新指令。
如果驱动器在暂停期间缓冲了PLC发送的运动指令（某些总线通讯协议或特定驱动器模式可能支持），复位暂停信号后，驱动器可能会自动继续执行被缓冲的指令。需要仔细查阅驱动器通讯协议文档。
为了确保恢复平滑，新触发的运动指令起始速度应设置为0（或接近0），并应用合适的加减速时间。避免从0速直接跳到高速造成冲击。
优点
响应最快： 硬件级响应，通常在毫秒级完成停止和锁定。
位置保持最精确： 直接由驱动器位置环控制，抗干扰能力强。
对PLC要求低： PLC只需控制一个DO点，不占用CPU运动控制资源。
独立性强： 暂停功能独立于PLC的运动指令发送方式（脉冲、模拟量、总线通讯都适用）。
可靠性高。
缺点
需要驱动器支持专用DI功能。
占用一个PLC DO点和一个驱动器DI点。
需要配置驱动器参数。
方法二：利用PLC运动控制模块/指令的“暂停”功能
许多中高端PLC的运动控制模块或指令集（如西门子S7-1500T / S7-1500 Motion Control、罗克韦尔Logix 5000 Motion、三菱FX5U / Q系列内置SSCNET、汇川AM/AX系列等）提供专门的“暂停”运动控制指令。
原理
PLC通过其运动控制引擎，向伺服驱动器发送特定的“暂停”命令（通常通过总线通讯，如EtherCAT、Profinet IRT、CANopen、MECHATROLINK等）。驱动器收到此命令后，执行与方法一类似的动作：停止并保持当前位置。
实现步骤
1. 硬件与组态：
使用支持高级运动控制的总线通讯（非脉冲方式）。
在PLC编程软件中正确组态运动轴和驱动器。
2. 调用专用指令：
在PLC程序中，找到并调用运动控制库中提供的“暂停轴”或类似指令（如西门子的`MC_Pause`，罗克韦尔的`MAF` - Motion Axis Function with Pause command）。
将需要暂停的轴对象（Axis）作为输入参数传递给该指令。
使用一个BOOL变量（如`Execute`）触发暂停动作。
通常有`Done`、`Busy`、`Error`等状态输出。
3. 恢复运行：
调用“继续运行”或“重新启动”指令（如西门子的`MC_Continue`，罗克韦尔的`MAF` with Continue command）。
同样，恢复指令通常会自动处理从当前位置平滑启动的问题（内部应用加减速）。
优点
编程标准化： 使用PLC标准指令，程序结构清晰。
集成度高： 与PLC的运动规划紧密集成，状态管理方便。
适用于复杂运动： 在多轴协调运动中，可以同步暂停多个轴。
通常能较好地处理恢复时的平滑性。
缺点
依赖特定PLC和运动控制模块： 低端PLC或脉冲控制方式通常不支持。
响应速度略慢于方法一： 需要经过PLC CPU处理、总线通讯传输。
通讯延迟影响： 总线通讯的实时性和抖动可能影响暂停和恢复的精确性（在高质量网络中通常可接受）。
方法三：在PLC侧停止发送运动指令 + 速度模式置零（需谨慎）
● 这种方法相对原始，控制精度和可靠性通常不如前两种。
原理
1. 停止指令源： PLC停止向伺服驱动器发送运动指令（停止脉冲输出、将模拟量速度指令设为0、停止通过通讯发送运动指令）。
2. 切换到速度模式并置零（关键）： 在PLC停止运动指令的同时，通过另一个DI点或通讯命令，将伺服驱动器切换到“速度控制模式”，并将速度指令设定值设置为0。在速度模式下设定值为0，驱动器会尝试将电机速度保持在0 RPM，间接达到保持位置的目的（依靠速度环）。
实现步骤
1. 硬件/软件准备：
需要控制驱动器模式切换（DI或通讯）。
需要控制速度指令源（模拟量需输出0V；通讯需发送速度0指令）。
2.PLC程序编写：
◆ 暂停时：
停止当前的运动指令输出（如禁用脉冲通道、设置模拟量输出为0、停止运动指令发送）。
发送命令将驱动器切换到“速度控制模式”（通过DO点或通讯）。
确保速度指令设定值为0（在切换模式前或同时设置好）。
◆ 恢复时：
发送命令将驱动器切换回原来的控制模式（如位置模式）。
重新启动所需的运动指令（从当前位置开始）。
缺点与风险（ 强烈注意！）
位置保持精度差： 仅靠速度环为0来保持位置。无法抵抗恒定外力（如垂直轴的重力）！电机会在重力作用下缓慢下滑（溜车），直到速度环检测到速度不为0（但此时位置已偏移），产生反向扭矩试图阻止下滑，导致电机在“0速”附近**来回震荡（爬行现象），无法真正锁住位置。
响应慢： 模式切换需要时间。
控制复杂： 需要管理模式切换和指令源切换，逻辑容易出错。
冲击风险： 恢复时如果模式切换和指令启动不同步，容易产生冲击。
能耗和发热： 震荡状态下电机持续出力，增加能耗和发热。
适用场景
仅适用于水平轴且负载惯性不大、对暂停位置精度要求极低、或者允许短时间缓慢移动的场合。
不推荐用于需要精确定位保持的场合，尤其是垂直轴或有较大恒定外力的场合！
方法四：触发“立即停止”指令 + 记录/恢复位置
1. 暂停时：
触发驱动器的“立即停止”指令（如`P-OT`/`N-OT`限位DI，或`RES/S-RDY`断开，或专门的`STOP`指令）。驱动器会按照预设的急停减速率停止。
关键： 在触发停止的同时或之前，PLC立即读取并记录伺服电机的当前实际位置值（通过编码器反馈，通常需通讯支持）。
2. 恢复时：
使用记录下的实际位置值作为新的起始点。
向驱动器发送一条绝对定位（Absolute Position）指令，目标位置就是刚才记录的位置值（或者发送一条相对定位指令，移动距离为0）。
驱动器会规划一条从当前位置（暂停停止后的位置）到目标位置（记录的位置）的路径。因为目标位置=记录位置，这条路径长度为0，但驱动器会执行回零运动（如果偏差很小，且伺服闭环控制，实际电机可能几乎不动，或者微调）。然后，再执行后续真正的运动指令。
优点
利用了标准的停止功能。
缺点与风险
复杂且不精确： 在触发停止到记录位置之间存在微小延迟，电机位置可能已有微小变化（特别是高速时）。记录的位置可能不是真正停止时的位置。
“回到原位”运动**： 发送目标位置=记录位置的绝对定位指令，驱动器会试图运动到那个点。虽然距离短，必然有一个运动过程（即使是0距离，驱动器也可能有微小调整），可能产生不必要的机械动作或延迟。这不是真正的“保持”后无缝继续。
◆ 实现逻辑复杂。
响应不如方法一快。
总结
● 这种方法本质上是停止并重新定位到停止前记录的位置，而不是真正的动态保持。它试图模拟“保持”，但效果通常不理想，且复杂。不推荐作为主要的暂停保持方法。
关键注意事项与最佳实践总结
1. 首选方法一（驱动器DI暂停）： 对于绝大多数需要可靠位置保持的应用，这是最优解。
2. 安全第一： 暂停功能常与急停关联。确保急停触发时，驱动器能安全停止（通常用独立的安全回路触发驱动器的安全扭矩关断STO或安全停止SS1/SS2）。暂停功能本身不是安全功能。
3. 保持扭矩限制： 在驱动器参数中设置暂停状态下的最大保持扭矩（`P-CON`扭矩限制等），防止过载损坏机械或驱动器。
4. 恢复平滑性： 无论哪种方法，恢复运行时务必注意起始速度和加减速。利用驱动器或运动控制指令内置的平滑启动功能。
5. 垂直轴/重力负载： 必须使用方法一或方法二。方法三（速度0）在垂直轴完全不可靠！方法四也不理想。确保驱动器有足够的扭矩保持负载。
6. 通讯 vs 脉冲： 方法一在脉冲控制系统中同样有效且简单。方法二通常需要总线通讯。
7. 测试与调试：
在不同速度、不同负载（尤其是最大负载）下测试暂停功能。
观察暂停瞬间是否有过冲或振动。
测量暂停期间的位置漂移（应极小，通常在几个脉冲或微米级以内）。
测试恢复运行是否平滑、无冲击、位置是否连续。
模拟断电恢复：恢复供电后，驱动器能否保持位置（需要驱动器有编码器电池或绝对值编码器）。
8. HMI交互： 清晰指示“暂停中”状态和“继续”按钮。
结论
在PLC控制伺服系统中实现暂停功能，利用伺服驱动器自带的专用暂停输入端子（DI信号）是最为高效、可靠、精确的方式。它直接作用于驱动器的控制环，响应快，位置保持精度高，实现相对简单。对于集成度要求高的复杂系统，PLC运动控制指令提供的暂停功能也是一个不错的选择，但需注意通讯延迟。应极力避免仅靠停止指令源和速度置零（方法三）来实现需要位置保持的暂停，尤其是在垂直轴应用中。理解不同方法的原理和适用场景，结合具体驱动器型号和PLC功能，并进行充分的测试，是成功实现稳定可靠暂停功能的关键。