PLC控制伺服步進(jìn)

1、S7-200步進(jìn)電機(jī)的控制方法S7-200PLC具有脈沖輸出功能，在運(yùn)動控制系統(tǒng)中，伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)是很重要的精確定位裝置，而控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)需要使用脈沖輸出。S7-200系列PLC可以輸出20-100KHz的脈沖。使用PTO和PWM指令可以輸出普通脈沖和脈寬調(diào)制輸出。通過smb66-75，smb166-175來控制Q0.0的輸出，通過smb76-85，smb176-185來控制Q0.1的脈沖輸出?？刂扑欧姍C(jī)伺服電機(jī)是運(yùn)動控制中一個很重要的器件，通過它可以進(jìn)行精確的位置控制。它一般帶有編碼器，通過高速計(jì)數(shù)功能，中斷功能和脈沖輸出功能，構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，來進(jìn)行精確的位置控制。PLC的脈

2、沖輸出由于PLC在進(jìn)行高速輸出時需要使用晶體管輸出。當(dāng)將高速輸出點(diǎn)作為普通輸出而帶電感性負(fù)載時，例如電磁閥，繼電器線圈等，一定要注意，在負(fù)載端加保護(hù)，例如并聯(lián)二極管等。以保護(hù)輸出點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)的控制方法我?guī)ш?duì)參加2008年全國職業(yè)院校技能大賽自動線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目，我院選手和其他院校的三位選手組成了天津代表隊(duì)，我院選手所在隊(duì)獲得了2008年全國職業(yè)院校技能大賽自動線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目二等獎，為天津市代表隊(duì)爭得了榮譽(yù)，也為我院爭得了榮譽(yù)。以下是我這個作為教練參加大賽的心得二：步進(jìn)電機(jī)的控制方法2008年全國職業(yè)院校技能大賽自動線的安裝與調(diào)試項(xiàng)目的主要內(nèi)容包括如氣動控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)（機(jī)械傳動、機(jī)械連

3、接等）、傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLC控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控制和變頻器技術(shù)等。但其中最為重要的就是PLC方面的知識，而PLC中最重要就是組網(wǎng)和步進(jìn)電機(jī)的位置控制。一、 S7-200 PLC 的脈沖輸出功能 1、概述 S7-200 有兩個 置PTO/PWM 發(fā)生器，用以建立高速脈沖串（PTO）或脈寬調(diào)節(jié)（PWM） 信號波形。 當(dāng)組態(tài)一個輸出為PTO 操作時，生成一個50%占空比脈沖串用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電 機(jī)的速度和位置的開環(huán)控制。 置PTO 功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數(shù)量可由用戶控制。但應(yīng)用程序必須通過PLC內(nèi)置I/O 提供方向和限位控制。 為了簡化用戶應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP7-M

4、icro/WIN 提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成PWM，PTO 或位控模塊的組態(tài)。向?qū)Э梢陨晌恢弥噶睿脩艨梢杂眠@些指令在其應(yīng)用程序中為速度和位置提供動態(tài)控制。 2、開環(huán)位控用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的基本信息 借助位控向?qū)ЫM態(tài)PTO 輸出時，需要用戶提供一些基本信息，逐項(xiàng)介紹如下： 最大速度 （MAX_SPEED）和啟動/停止速度 （SS_SPEED） 圖1是這2 個概念的示意圖。 MAX_SPEED 是允許的操作速度的最大值，它應(yīng)在電機(jī)力矩能力的范圍 。 驅(qū)動負(fù)載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時間決定。 圖1 最大速度和啟動/停止速度示意 SS_SPEED：該數(shù)值應(yīng)滿足電

5、機(jī)在低速時驅(qū)動負(fù)載的能力，如果SS_SPEED 的數(shù)值過 低，電機(jī)和負(fù)載在運(yùn)動的開始和結(jié)束時可能會搖擺或顫動。如果SS_SPEED 的數(shù)值過高，電機(jī)會在啟動時丟失脈沖，并且負(fù)載在試圖停止時會使電機(jī)超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。 加速和減速時間 加速時間ACCEL_TIME：電機(jī)從 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的時間。 減速時間DECEL_TIME：電機(jī)從MAX_SPEED速度減速到SS_SPEED速度所需要的時間。 圖2 加速和減速時間 加速時間和減速時間的缺省設(shè)置都是1000 毫秒。通常，電機(jī)可在小于1000 毫秒的時間工作。

6、參見圖2。這2 個值設(shè)定時要以毫秒為單位。 注意：電機(jī)的加速和失速時間要 過測試來確定。開始時，您應(yīng)輸入一個較大的值。逐漸減少這個時間值直至電機(jī)開始失速，從而優(yōu)化您應(yīng)用中的這些設(shè)置。 移動包絡(luò) 一個包絡(luò)是一個預(yù)先定義的移動描述，它包括一個或多個速度，影響著從起點(diǎn)到終點(diǎn)的移動。一個包絡(luò)由多段組成，每段包含一個達(dá)到目標(biāo)速度的加速/減速過程和以目標(biāo)速度勻速運(yùn)行的一串固定數(shù)量的脈沖。 位控向?qū)峁┮苿影j(luò)定義界面，在這里，您可以為您的應(yīng)用程序定義每一個移動包絡(luò)。PTO 支持最大100 個包絡(luò)。 定義一個包絡(luò)，包括如下幾點(diǎn)：選擇操作模式；為包絡(luò)的各步定義指標(biāo)。為包絡(luò)定義一個符號名。 選擇包絡(luò)的操作模式：

7、PTO 支持相對位置和單一速度的 續(xù)轉(zhuǎn)動，如圖3所示，相對位置模式指的是運(yùn)動的終點(diǎn)位置是從起點(diǎn)側(cè)開始計(jì)算的脈沖數(shù)量。單速續(xù)轉(zhuǎn)動則不需要提供終點(diǎn)位置，PTO 一直持續(xù)輸出脈沖，直至有其他命令發(fā)出，例如到達(dá)原點(diǎn)要求停發(fā)脈沖。 圖3 一個包絡(luò)的操作模式 包絡(luò)中的步 一個步是工件運(yùn)動的一個固定距離，包括加速和減速時間 的距離。PTO 每一包絡(luò)最大允許29 個步。 每一步包括目標(biāo)速度和結(jié)束位置或脈沖數(shù)目等幾個指標(biāo)。圖4 所示為一步、兩步、三步和四步包絡(luò)。注意一步包絡(luò)只有一個常速段，兩步包絡(luò)有兩個常速段，依次類推。步的數(shù)目與包絡(luò)中常速段的數(shù)目一致。 圖4 包絡(luò)的步數(shù)示意7.2.5 使用位控向?qū)Ь幊?STE

8、P7 V4.0 軟件的位控向?qū)茏詣犹幚鞵TO 脈沖的單段管線和多段管線、脈寬調(diào)制、SM 位置配置和創(chuàng)建包絡(luò)表。 本節(jié)將給出一個在YL-335A 上實(shí)現(xiàn)的簡單工作任務(wù)例子，闡述使用位控向?qū)Ь幊痰姆椒ê筒襟E。表1 是YL-335A 上實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行所需的運(yùn)動包絡(luò)。 表1 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的運(yùn)動包絡(luò) 1、使用位控向?qū)Ь幊痰牟襟E如下： 1）為S7-200 PLC選擇選項(xiàng)組態(tài) 置PTO/PWM操作。 在STEP7 V4.0軟件命令菜單中選擇 工具位置控制向?qū)Р⑦x擇配置S7-200PLC內(nèi) 置PTO/PWM操作，如圖5所示。 圖5 位控向?qū)咏缑?2）單擊“下一步”選擇“QO.0”，再單擊“下一步”選擇

9、“線性脈沖輸出 PTO）”。圖5 選擇PTO或PWM界面3）單擊“下一步”后，在對應(yīng)的編輯框中輸入MAX_SPEED 和SS_SPEED 速度值。輸入最高電機(jī)速度“90000”，把電機(jī)啟動/停止速度設(shè)定為“600”。這時，如果單擊MIN_SPEED值對應(yīng)的灰色框，可以發(fā)現(xiàn)，MIN_SPEED值改為600，注意：MIN_SPEED值由計(jì)算得出。用戶不能在此域中輸入其他數(shù)值。圖64）單擊“下一步”填寫電機(jī)加速時間“1500”和電機(jī)減速時間 “200” 圖7 設(shè)定加速和減速時間5）接下來一步是配置運(yùn)動包絡(luò)界面，見圖8。 圖8 配置運(yùn)動包絡(luò)界面該界面要求設(shè)定操作模式、1個步的目標(biāo)速度、結(jié)束位置等步的指

10、標(biāo)，以及定義這一包絡(luò)的符號名。（從第0個包絡(luò)第0步開始）在操作模式選項(xiàng)中選擇相對位置控制，填寫包絡(luò)“0”中數(shù)據(jù)目標(biāo)速度“60000”，結(jié)束位置“85600”，點(diǎn)擊“繪制包絡(luò)”，如圖9所示，注意，這個包絡(luò)只有1步。包絡(luò)的符號名按默認(rèn)定義。這樣，第0個包絡(luò)的設(shè)置，即從供料站加工站的運(yùn)動包絡(luò)設(shè)置就完成了。現(xiàn)在可以設(shè)置下一個包絡(luò)。圖9 設(shè)置第0個包絡(luò)點(diǎn)擊“新包絡(luò)”，按上述方法將下表中上3個位置數(shù)據(jù)輸入包絡(luò)中去。表中最后一行低速回零，是單速連續(xù)運(yùn)行模式，選擇這種操作模式后，在所出現(xiàn)的界面中（見圖10），寫入目標(biāo)速度“20000”。界面中還有一個包絡(luò)停止操作選項(xiàng)，是當(dāng)停止信號輸入時再向運(yùn)動方向按設(shè)定的脈沖

11、數(shù)走完停止，在本系統(tǒng)不使用。6）運(yùn)動包絡(luò)編寫完成單擊“確認(rèn)”，向?qū)鬄檫\(yùn)動包絡(luò)指定V存儲區(qū)地址（建議地址為VB75VB300），默認(rèn)這一建議，單擊“下一步”出現(xiàn)圖11，單擊 “完成”。 圖11 生成項(xiàng)目組件提示2、項(xiàng)目組件運(yùn)動包絡(luò)組態(tài)完成后，向?qū)樗x的配置生成三個項(xiàng)目組件（子程序），分別是：PTOx_RUN子程序（運(yùn)行包絡(luò)），PTOx_CTRL子程序（控制）和PTOx_MAN子程序（手動模式）子程序。一個由向?qū)Мa(chǎn)生的子程序就可以在程序中調(diào)用如圖12所示。 圖12 三個項(xiàng)目組件它們的功能分述如下： PTOx_RUN子程序（運(yùn)行包絡(luò)）：命令 PLC 執(zhí)行存儲于配置包絡(luò)表的特定包絡(luò)中的運(yùn)動操

12、作。運(yùn)行這一子程序的梯形圖如圖13所示。 圖13 運(yùn)行PTOx_RUN子程序EN位：啟用此子程序的使能位。在“完成”位發(fā)出子程序執(zhí)行已經(jīng)完成的信號前，請確定EN位保持開啟。START參數(shù)：包絡(luò)的執(zhí)行的啟動信號。對于在START參數(shù)已開啟且PTO當(dāng)前不活動時的每次掃描，此子程序會激活PTO。為了確保僅發(fā)送一個命令，請使用上升緣以脈沖方式開啟START參數(shù)。Profile（包絡(luò)）參數(shù)：包含為此運(yùn)動包絡(luò)指定的編號或符號名。Abort（終止）參數(shù)命令，開啟時位控模塊停止當(dāng)前包絡(luò)并減速至電機(jī)停止。Done（完成）參數(shù)：當(dāng)模塊完成本子程序時，此參數(shù) ON。Error（錯誤）參數(shù)：包含本子程序的結(jié)果。C_P

13、rofile參數(shù)：包含位控模塊當(dāng)前執(zhí)行的包絡(luò)。C_Step參數(shù)：包含目前正在執(zhí)行的包絡(luò)步驟。 PTOx_CTRL子程序：（控制）啟用和初始化與步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)合用的PTO輸出。請?jiān)谟脩舫绦蛑兄皇褂靡淮?，并且請確定在每次掃描時得到執(zhí)行。即始終使用SM0.0作為EN的輸入，如圖14所示。 圖14 運(yùn)行PTOx_CTRL子程序I_STOP（立即停止）輸入：開關(guān)量輸入。當(dāng)此輸入為低時，PTO功能會正常工作。當(dāng)此輸入變?yōu)楦邥r，PTO立即終止脈沖的發(fā)出。D_STOP（減速停止）輸入：開關(guān)量輸入。當(dāng)此輸入為低時，PTO功能會正常工作。當(dāng)此輸入變?yōu)楦邥r，PTO會產(chǎn)生將電機(jī)減速至停止的脈沖串?！巴瓿伞陛敵觯洪_關(guān)量輸出。當(dāng)“完成”位被設(shè)置為高時，它表明上一個指令也已執(zhí)行。Error（錯誤）參數(shù)：包含本子程序的結(jié)果。當(dāng)“完成”位為高時，錯誤字節(jié)會報告無錯誤或有錯誤代碼的正常完成。如果PTO向?qū)У腍SC計(jì)數(shù)器功能已啟用，C_Pos參數(shù)包含用脈沖數(shù)目表示的模塊；否則此數(shù)值始終為零。 PTOx_MAN子程序（手動模式）：將PTO輸出置于手動模式。這允許電機(jī)啟動、停止和按不同的速度運(yùn)行。當(dāng)PTOx_MAN子程序已啟用時，任何其他PTO子程序都無法執(zhí)行。運(yùn)行這一子程序的梯形圖如圖15所示。 圖158 運(yùn)行PTOx_MA