PLC脈沖量控制程序設(shè)計(jì)分析

1、 國(guó)家職業(yè)技能鑒定技師/高級(jí)技師論文PLC脈沖量控制程序設(shè)計(jì)分析姓 名:齊學(xué)泉職 業(yè)：維修電工身份證號(hào)在單位:天津市榮鑫精密模塑有限公司目錄 摘要第1章 項(xiàng)目介紹 第二章控制系統(tǒng)的構(gòu)成2.1 使用西門(mén)子PLC控制2.1.1 PLC的概述2.2 利用步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制2.2。1步進(jìn)電機(jī)的概述2。2。2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器概述第三章控制硬件設(shè)計(jì)3。1 西門(mén)子PLC的選用3。1.1 西門(mén)子PLC選型3。2 步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選用 3。2。1 步進(jìn)電機(jī)選型3.2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選型第四章系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1 I/O分配4。2設(shè)計(jì)梯形圖程序4.3控制

2、程序分析步進(jìn)電機(jī)控制薄膜卷繞機(jī)摘要 脈沖量控制先是用于技術(shù)切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制,而今也已用到其他設(shè)備、機(jī)械手，甚至整個(gè)生產(chǎn)線傳動(dòng)的多方面控制,成為當(dāng)今自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要支柱。當(dāng)今自動(dòng)化的又一支柱的PLC，也可處理脈沖量。目前，他不僅有輸入、輸出脈沖來(lái)那個(gè)的接口或模塊，而且還有很多處理脈沖量的設(shè)定與指令，很強(qiáng)大的脈沖量的處理功能，可經(jīng)濟(jì)有效地通過(guò)脈沖量的處理，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制.本文設(shè)計(jì)根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸入脈沖信號(hào)，每改點(diǎn)一次勵(lì)磁狀態(tài)就前進(jìn)一定角度或長(zhǎng)度.它是一種受脈沖信號(hào)控制的無(wú)刷式直流電動(dòng)機(jī)，也可看作是在一定頻范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的同步電動(dòng)機(jī)。關(guān)鍵詞 西門(mén)子PLC 步進(jìn)電機(jī) 脈沖輸出 第一章

3、 項(xiàng)目介紹在自動(dòng)化生產(chǎn)線傳動(dòng)的生產(chǎn)過(guò)程中，有一種薄膜卷繞機(jī)，設(shè)備采用機(jī)械式計(jì)數(shù)，卷繞動(dòng)力采用離合器傳動(dòng)，元件卷繞的起動(dòng)、停止、圈數(shù)控制等均由人工操作控制，因此產(chǎn)品存在著參數(shù)、精度、產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率等有著因人而異的不足之處。由于卷制的材料是10幾微米的薄膜，要求卷軸平穩(wěn)起動(dòng)，均勻加速、張力平穩(wěn)；在卷繞過(guò)程中在某些位置需要停頓，作一些必要的處理，再繼續(xù)卷繞；和起動(dòng)一樣,停頓或停止時(shí),必須均勻減速,保持張力平穩(wěn)；要求最后圈數(shù)準(zhǔn)確。第二章 系統(tǒng)的控制構(gòu)成2。1 利用西門(mén)子PLC 控制2.1.1 PLC的概述 利用PLC技術(shù)可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和位置的控制，方便的進(jìn)行各種步進(jìn)電機(jī)的操作,完成各種復(fù)

4、雜的工作,對(duì)步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力。2。2 利用步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制 2.2。1 步進(jìn)電機(jī)的概述步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn).步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件，每當(dāng)對(duì)其施加一個(gè)電脈沖時(shí)，輸出軸便轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的角度。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制:如果給定工作方式正序換相通電,步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相,則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的速度控制,給它發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它就會(huì)再轉(zhuǎn)一步,兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)的就越快.2。2.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器概

5、述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)、電流以及適配關(guān)系來(lái)選用驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 西門(mén)子PLC的選用3.1.1 西門(mén)子PLC選型選用西門(mén)子PLC S7-200 CPU226 DC/DC/DC型S7-200 CPU-226 DC/DC/DC型有如下特性：高速計(jì)數(shù)器 單相30kHz（6路） ， 雙相20kHz（4路)，脈沖輸出（DC）20kHz（2路)。3。2 步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選用3.2。1 步進(jìn)電機(jī)選型1 步進(jìn)電機(jī)的控制步進(jìn)電機(jī)通常設(shè)有加速、減速控制及正反轉(zhuǎn)控制等控制方式。步進(jìn)電機(jī)脈沖頻率的變化規(guī)律:步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)和停止時(shí)有一個(gè)加速及減速的過(guò)程，且加速速度越小則沖擊

6、越小，動(dòng)作越平穩(wěn)，所以步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作一般要經(jīng)歷以下變化過(guò)程:加速-恒速(高速）-減速恒速（低速）停止。因步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，所以輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率也要經(jīng)歷一個(gè)類(lèi)似的變化過(guò)程.2 步進(jìn)電機(jī)的選型步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)要使脈沖升頻，停車(chē)時(shí)使脈沖降頻。由于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入脈沖200Hz時(shí)處于震蕩區(qū)內(nèi),容易損壞內(nèi)部器件,而在200Hz以下運(yùn)轉(zhuǎn)速度較慢，效率較低，故采用350Hz作為脈沖低頻起點(diǎn)，輕載時(shí)高頻脈沖可達(dá)到6.8KHz。本設(shè)計(jì)選用受控電機(jī)為2HB86-65型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。 型號(hào) 步距角保持轉(zhuǎn)矩(Nm） 相電阻 （歐） 轉(zhuǎn)子慣性（g.cm2）2HB8665 1。8. 2.2 1。4

7、10003。2。2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選型1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制在對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，常常會(huì)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)其進(jìn)行控制。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用超大規(guī)模的硬件集成電路，具有高度的抗干擾性以及快速的響應(yīng)性,不易出現(xiàn)死機(jī)或丟布現(xiàn)象。使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)，可以不考慮各相的時(shí)序問(wèn)題，由驅(qū)動(dòng)器處理，只要考慮輸出脈沖的頻率以及步進(jìn)電機(jī)的方向.本設(shè)計(jì)采用的是YKA2608MG型細(xì)分驅(qū)動(dòng)器。它是一款經(jīng)濟(jì)、小巧的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，是等角度恒力矩細(xì)分高性能步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用雙極恒流斬波方式，使電機(jī)噪音減小,電機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)，驅(qū)動(dòng)電源電壓的增加使得電機(jī)的高速性能和驅(qū)動(dòng)能力大為提高，而步進(jìn)脈沖停止超過(guò)100m

8、s時(shí)，線圈電流自動(dòng)減半,使驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱可減少50，也使得電機(jī)的發(fā)熱減少。第4章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1 I/O分配I：I0。0 停止 O：Q0。0 步進(jìn)電機(jī)輸出信號(hào) I0.1 啟動(dòng)正轉(zhuǎn) Q0。3 高速脈沖輸出 I0.2 點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn) I0。3 點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn) M0。0 啟動(dòng)模式 M0.1 點(diǎn)動(dòng)模式 M0。4 點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)M0.5 點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn) sm0.0 始終接通為ONSMB67 用于監(jiān)視和控制脈沖串（PTO)和脈寬調(diào)制（PWM）功能 SMW70 PWM0 脈沖寬度值:字?jǐn)?shù)據(jù)類(lèi)型（0 至 65,535 個(gè)時(shí)基單位）SMD72 PTO0 脈沖計(jì)數(shù)值：雙字整數(shù)(1至232 - 1）4。2設(shè)計(jì)梯形圖程序主程序 SBR0

9、INT0 INT14。3控制程序分析為了滿足生產(chǎn)的需要，卷繞及設(shè)置有正轉(zhuǎn)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn),點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)啟動(dòng)來(lái)滿足設(shè)備正常完成卷繞任務(wù)要求，點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)是在卷繞過(guò)程中出現(xiàn)異常狀況下緊急處理的需要，間斷性的手工操作,以滿足產(chǎn)品的正常生產(chǎn)。在主程序中，利用SM0.0始終接通為ON來(lái)調(diào)用子程序（SBR_0）.在子程序SBR_0中，控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn),按動(dòng)啟動(dòng)按鈕I0。1,啟動(dòng)模式M0。0線圈得電,M0.0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖。按動(dòng)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)I0。2或點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)I0。3，點(diǎn)動(dòng)模式M0.1線圈得電，M0.1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自鎖。啟動(dòng)模式M0。0和點(diǎn)動(dòng)模式M0.1有互鎖功能.M0.1點(diǎn)動(dòng)模式得電，按動(dòng)點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)

10、按鈕I0.3,點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)線圈M0.5得電，M0。3置位.M0.1點(diǎn)動(dòng)模式得電,按動(dòng)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)按鈕I0.2,點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)線圈M0。4得電,M0.3復(fù)位。當(dāng)SM0.0上電得電時(shí)，將16進(jìn)制數(shù)87（2進(jìn)制：10000111）傳送到SMB67中，SM67。0：PTO0/PWM0更新周期：1=寫(xiě)新的周期值SM67。1：PWM0更新脈沖寬度值：1=寫(xiě)新的脈沖寬度SM67。2：PTO0更新脈沖量：1=寫(xiě)新的脈沖量SM67.3：PTO0/PWM0基準(zhǔn)時(shí)間單元：0=1s,1=1msSM67.4：同步更新PWM0：0=異步更新，1=同步更新SM67。5:PTO0操作:0=單段操作(周期和脈沖數(shù)存在SM存儲(chǔ)器中)，1=多段

11、操作（包絡(luò)表存在V存儲(chǔ)器區(qū))SM67。6:PTO0/PWM0模式選擇：0=PTO，1=PWMSM67.7：PTO0/PWM0有效位：1=有效將3000ms傳送到SMW70中，設(shè)定脈沖周期將6傳送到SMD72中，設(shè)定產(chǎn)生了6個(gè)脈沖數(shù)把中斷程序0分配給中斷事件1：下降沿，I0。0允許中斷按下I0。1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，把中斷程序1分配給中斷事件19：PTO0完成中斷當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)模式或點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)模式，啟用脈沖輸出Q0。0，控制脈沖串輸出（PTO）和脈寬調(diào)制（PWM)的周期和個(gè)數(shù)。允許中斷中斷程序0（INT0）中，把16進(jìn)制數(shù)05傳送到SMB67，啟用脈沖輸出Q0。0，分配給中斷事件1中。中斷程序1（INT1）中，將16進(jìn)制數(shù)87傳送到SMB67中，將3000ms傳送到SMW70中，設(shè)定脈沖周期將6傳送到SMD72中，設(shè)定產(chǎn)生了6個(gè)脈沖數(shù)，啟用脈沖輸出Q0。0，分配給中斷事件19中。 結(jié)論在這次技師論文中，論述了基于西門(mén)子PLC的脈沖量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括了硬件的選型，軟件的設(shè)計(jì)，步進(jìn)電機(jī)等方面,實(shí)現(xiàn)了用脈沖信號(hào)輸出功能來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的平穩(wěn)和精確的