步進(jìn)電機(jī)及其控制

1、天 津 中 德 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Tianjin Sino-German Vocational Technical College 步進(jìn)電機(jī)及其控制制作：王守志時間：2014.02一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？Kinco三相步進(jìn)電動機(jī)3S57Q-04056Kinco 3M458步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？3S57Q三相步進(jìn)電動機(jī)技術(shù)參數(shù)：歨距角：1.8相電流：5.8A保持扭矩：1.0Nm阻尼扭矩：0.04Nm電機(jī)慣量：0.3kg.cm23S57Q三相步進(jìn)電動機(jī)接線：一、步進(jìn)電

2、動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？3M458步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器參數(shù)：輸出相電流：3.0-5.8A供電電壓：直流24-40V控制信號輸入電流:6-20mA一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？ON 1 2 3 4 5 6 7 83M458步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器設(shè)定： 在驅(qū)動器側(cè)面連接端子中間有一個紅色的八位DIP功能設(shè)定開關(guān)，可以用來設(shè)定驅(qū)動器的工作方式和工作參數(shù)。開關(guān)序號開關(guān)序號ONON功能功能OFFOFF功能功能DIP1-DIP3細(xì)分設(shè)置用DIP4靜態(tài)電流全流靜態(tài)電流半流DIP5-DIP8輸出電流大小設(shè)置用DIP1DIP2DIP3細(xì)分細(xì)分ONONON400ONONOFF500ONOFFON600ONOFF

3、OFF1000OFFONON2000OFFONOFF4000OFFOFFON5000OFFOFFOFF10000DIP5DIP6DIP7DIP8輸出輸出電流電流ONONONON3ONONONOFF4ONONOFFOFF4.6ONOFFOFFOFF5.2OFFOFFOFFOFF5.8一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？3M458步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器接線：一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)？步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)：驅(qū)動器設(shè)定為：10000脈沖/轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動電流設(shè)定為：5.2A步進(jìn)電機(jī)傳動組件采用同步齒輪和同步帶傳動，同步齒輪輪距為5mm，共11個齒，即步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周機(jī)械手裝置位移55mm,則脈沖

4、當(dāng)量為0.0055mm二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出 S7-200 CPU22x系列PLC設(shè)有兩個PTO/PWM發(fā)生器，一個發(fā)生器分配給輸出端Q0.0，另一個分配給Q0.1。二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）(1)輸出脈沖的周期以以s s或或msms為增量單位，變化范圍分別是10-65 535s或2-65 535ms。(2)如果周期小于兩個時間單位，周期被默認(rèn)為兩個時間單位。如果指定的脈沖數(shù)為0，則脈沖數(shù)默認(rèn)為1。(3)PTO功能允許多個脈沖串排隊輸出，從而形成流水線。流水線分為兩種：單段流水線和多段流水線。二、二、S7-20

5、0S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO） 單段流水線是指流水線中每次只能存儲一個脈沖串的控制參數(shù)，初始PTO段一旦起動，必須按照對第二個波形的要求立即刷新特殊存儲器，并再次執(zhí)行PLS指令，在第一個脈沖串完成后，第二個脈沖串輸出立即開始，重復(fù)這一步驟可以實現(xiàn)多個脈沖串的輸出。 多段流水線是指在變量存儲區(qū)V建立一個包絡(luò)表（包絡(luò)表Profile是一個預(yù)先定義的橫坐標(biāo)為位置、縱坐標(biāo)為速度的曲線，是運動的圖形描述）。包絡(luò)表存放每個脈沖串的參數(shù)，執(zhí)行PLS指令時，S7200 PLC自動按包絡(luò)表中的順序及參數(shù)進(jìn)行脈沖串輸出。二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出

6、（PTO） 包絡(luò)表中每段脈沖串的參數(shù)占用8個字節(jié)，由一個16位周期值（2字節(jié)）、一個16位周期增量值（2字節(jié)）和一個32位脈沖計數(shù)值（4字節(jié)）組成。從包絡(luò)表起始地址的字節(jié)偏移段說 明VBn 總段數(shù)（1255）；數(shù)值0產(chǎn)生非致命錯誤，無PTO輸出VBn+1段1初始周期（2至65 535個時基單位）VBn+3每個脈沖的周期增量（符號整數(shù)：-32 768至32 767個時基單位）VBn+5脈沖數(shù)（1至4 294 967 295）VBn+9段2初始周期（2至65535個時基單位）VBn+11每個脈沖的周期增量（符號整數(shù)：-32 768至32 767個時基單位）VBn+13脈沖數(shù)（1至4 294 967

7、 295）VBn+17段3初始周期（2至65 535個時基單位）VBn+19每個脈沖的周期增量值（符號整數(shù)：-32 768至32 767個時基單位）VBn+21脈沖數(shù)（1至4 294 967 295）二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）Q0.0Q0.1說 明寄存器名SM66.4 SM76.4PTO包絡(luò)由于增量計算錯誤異常終止 0：無錯1：異常終止脈沖串輸出狀態(tài)寄存器SM66.5 SM76.5PTO包絡(luò)由于用戶命令異常終止 0：無錯；1：異常終止SM66.6 SM76.6PTO流水線溢出 0：無溢出；1：溢出SM66.7 SM76.7PTO空閑 0：運行中

8、； 1：PTO空閑SM67.0 SM77.0 PTO/PWM刷新周期值 0：不刷新；1 ：刷新PTO/PWM輸出控制寄存器SM67.1 SM77.1 PWM刷新脈沖寬度值 0 ：不刷新；1：刷新SM67.2 SM77.2 PTO刷新脈沖計數(shù)值 0 ：不刷新；1：刷新SM67.3 SM77.3 PTO/PWM時基選擇0 ：1 s； 1：1ms二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）Q0.0Q0.1說 明寄存器名SM67.4SM77.4PWM更新方法 0 ：異步更新； 1：同步更新PTO/PWM輸出控制寄存器SM67.5SM77.5 PTO操作 0 ：單段操作；

9、 1：多段操作SM67.6SM77.6 PTO/PWM模式選擇0 ：選擇PTO 1：選擇PWMSM67.7SM77.7 PTO/PWM允許 0：禁止； 1 ：允許SMW68SMW78PTO/PWM周期時間值（范圍：2至 65 535）周期值設(shè)定寄存器SMW70SMW80PWM脈沖寬度值（范圍：0至65 535）脈寬值設(shè)定寄存器SMD72SMD82PTO脈沖計數(shù)值（范圍：1至4 294 967 295）脈沖計數(shù)值設(shè)定寄存器SMB166SMB176段號（僅用于多段PTO操作），多段流水線PTO運行中的段的編號多段PTO操作寄存器SMW168SMW178包絡(luò)表起始位置，用距離V0的字節(jié)偏移量表示（僅

10、用于多段PTO操作）二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）PLSENQ0.X 當(dāng)使能端輸入有效時， PLC首先檢測為脈沖輸出位（X）設(shè)置的特殊存儲器位，然后激活由特殊存儲器位定義的脈沖操作。二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）實例 假定脈沖串通過Q0.0輸出。脈沖串輸出時，先輸出6個脈沖周期為500 ms的脈沖串后，自動更新為輸出6個脈沖為1 000 ms的脈沖串，然后再輸出6個脈沖周期為500 ms的脈沖串，不斷循環(huán)輸出。使用I0.0上升沿起動脈沖串輸出，使用I0.1上升沿停止脈沖串輸出。二、二、S7-200S7-

11、200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）實例/I0.0上升沿，復(fù)位輸出/調(diào)用PTO設(shè)置子程序/I0.1上升沿，禁止所有中斷，停止脈沖串輸出PTO脈沖串輸出主程序二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）實例圖 PTO脈沖輸出初始化子程序/設(shè)置PTO0控制字/設(shè)置周期時間為500ms /設(shè)置脈沖數(shù)為6 /定義中斷程序0處理PTO0中斷事件/全局中斷允許/激活PTO0操作，PLS0由Q0.0輸出二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）實例圖 改變PTO輸出脈沖周期的中斷程序/若當(dāng)前周期為1000ms /則設(shè)置周期為50

12、0ms/激活PTO0，輸出500ms周期的脈沖/中斷返回/若當(dāng)前周期為500ms /則設(shè)置周期為1000ms /激活PTO0，輸出1000ms周期的脈沖/中斷返回 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：工具位置控制向?qū)?、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：選擇PTO 下一步三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：設(shè)定最高與最低速度下一步三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：設(shè)定最高（90000）與最低速度（600）下一步三、三、S7-20

13、0PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：設(shè)定加速（1500）與減速速度（200）下一步三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略） 該界面要求設(shè)定操作模式、1個步的目標(biāo)速度、結(jié)束位置等步的指標(biāo)，以及定義這一包絡(luò)的符號名。操作：繪制包絡(luò)新包絡(luò)三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）按上述方法將上表中上3個位置數(shù)據(jù)輸入包絡(luò)中去三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制

14、PTO向?qū)гO(shè)置（略）三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻椖拷M件 運動包絡(luò)組態(tài)完成后，向?qū)樗x的配置生成四個項目組件（子程序），分別是：PTOx_CTRL子程序（控制）、PTOx_RUN子程序（運行包絡(luò)），PTOx_LDPOS 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)用三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻椖拷M件1. PTOx_CTRL子程序：（控制）啟用和初始化PTO輸出。請在用戶程序中只使用一次，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，如圖所示。三、

15、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻椖拷M件輸入?yún)?shù)： I_STOP（立即停止）輸入（BOOL型）：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（BOOL型）：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。 輸出參數(shù) Done(“完成”)輸出（BOOL型）：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)（BYTE型）：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。 C_Pos（DWO

16、RD型）：如果PTO向?qū)У腍SC計數(shù)器功能已啟用，此參數(shù)包含以脈沖數(shù)表示的模塊當(dāng)前位置。否則，當(dāng)前位置將一直為0。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻椖拷M件2.PTOx_RUNPTOx_RUN子程序（運行包絡(luò)）子程序（運行包絡(luò)）：命令 PLC 執(zhí)行存儲于配置包絡(luò)表的指定包絡(luò)運動操作。運行這一子程序的梯形圖如下圖所示。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻椖拷M件輸入?yún)?shù)： EN位：子程序的使能位。在“完成”（Done）位發(fā)出子程序執(zhí)行已經(jīng)完成的信號前，應(yīng)使 EN 位保持開啟。 START 參數(shù)（BOOL型）：包絡(luò)的執(zhí)行的啟

17、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，一般用上升沿以脈沖方式開啟START參數(shù)。 Abort（終止）命令（BOOL型）：命令為 ON 時位控模塊停止當(dāng)前包絡(luò)，并減速至電機(jī)停止。 Profile（包絡(luò)）（BYTE型）：輸入為此運動包絡(luò)指定的編號或符號名。 輸出參數(shù) Done（完成）（BOOL型）：本子程序執(zhí)行完成時。輸出ON。 Error（錯誤）（BYTE型）：輸出本子程序執(zhí)行的結(jié)果的錯誤信息。無錯誤時輸出0。 C_Profile（BYTE型）：輸出位控模塊當(dāng)前執(zhí)行的包絡(luò)。 C_Step（BYTE型）：輸出目前正在執(zhí)行的

18、包絡(luò)步驟。 C_Pos（DINT型）：如果PTO向?qū)У腍SC計數(shù)器功能已啟用，則此參數(shù)包含以脈沖數(shù)作為模塊的當(dāng)前位置。否則，當(dāng)前位置將一直為0。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻椖拷M件3. PTOx_LDPOSPTOx_LDPOS指令（裝載位置）指令（裝載位置）：改變PTO脈沖計數(shù)器的當(dāng)前位置值為一個新值?？捎迷撝噶顬槿魏我粋€運動命令建立一個新的零位置。圖7-38是一個使用PTO0_LDPOS指令實現(xiàn)返回原點完成后清零功能的梯形圖。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻椖拷M件輸入?yún)?shù)： EN位：子程序的使能位。在“完成

19、”（Done）位發(fā)出子程序執(zhí)行已經(jīng)完成的信號前，應(yīng)使 EN 位保持開啟。 START（BOOL型）：裝載啟動。接通此參數(shù)，以裝載一個新的位置值到PTO脈沖計數(shù)器。在每一循環(huán)周期，只要START參數(shù)接通且PTO當(dāng)前不忙，該指令裝載一個新的位置給PTO脈沖計數(shù)器。若要保證該命令只發(fā)一次，使用邊沿檢測指令以脈沖觸發(fā)START參數(shù)接通。 New_Pos 參數(shù)（DINT型）：輸入一個新的值替代C_Pos報告的當(dāng)前位置值。位置值用脈沖數(shù)表示。 輸出參數(shù) Done（完成）（BOOL型）：模塊完成該指令時，參數(shù) Done ON。 Error（錯誤）（BYTE型）：輸出本子程序執(zhí)行的結(jié)果的錯誤信息。無錯誤時輸出0。 C_Pos（DINT型）：此參數(shù)包含以脈沖數(shù)作為模塊的當(dāng)前位置。 三、三、S7-200PTOS7