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1、標(biāo)簽: PLC控制步進(jìn)電機(jī) 西門子200系列PLC直流步進(jìn)電機(jī)控制方法 注:本人非PLC專業(yè)人士,此文章只是簡(jiǎn)單介紹直流步進(jìn)電機(jī)控制方法。做此實(shí)驗(yàn)僅為單片機(jī)內(nèi)嵌入軟PLC做基礎(chǔ),證明PLC可以直接直接用來做步進(jìn)電機(jī)控制。直流步進(jìn)電機(jī)plc控制方法系統(tǒng)功能概述: 本系統(tǒng)采用PLC通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)按下歸零按鍵時(shí),電機(jī)1和電機(jī)2回到零點(diǎn)(零點(diǎn)由傳感器指示)。當(dāng)按下第一個(gè)電機(jī)運(yùn)行按鍵時(shí),第一個(gè)電機(jī)開始運(yùn)行,直到運(yùn)行完固定步數(shù)或到遇到零點(diǎn)停
2、止。當(dāng)按下第二個(gè)電機(jī)運(yùn)行按鍵時(shí),第二個(gè)電機(jī)開始運(yùn)行,運(yùn)行完固定步數(shù)或遇到零點(diǎn)停止。兩電機(jī)均設(shè)置為按一次按鍵后方向反向。電機(jī)運(yùn)行時(shí)有升降速過程。PLC輸入點(diǎn)I0.0為歸零按鍵,I0.1為第一個(gè)電機(jī)運(yùn)行按鍵,I0.2為第二個(gè)電機(jī)運(yùn)行按鍵,I0.3為第一個(gè)電機(jī)傳感器信號(hào)反饋按鍵,I0.4為第二個(gè)電機(jī)傳感器信號(hào)反饋按鍵。PLC輸出點(diǎn)Q0.0為第一個(gè)電機(jī)脈沖輸出點(diǎn),Q0.1為第二個(gè)電機(jī)脈沖輸出點(diǎn),Q0.2為第一個(gè)電機(jī)方向控制點(diǎn),Q0.3為第二個(gè)電機(jī)方向控制點(diǎn),Q0.4為電機(jī)使能控制點(diǎn)。 所用器材:PLC:西門子S7-224xpcn及USB下載電纜。編程及仿真用軟件為V4.0 STEP 7 Mi
3、croWIN SP3。直流步進(jìn)電機(jī)2個(gè),微步電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊2個(gè)。按鍵3個(gè)。24V開關(guān)電源一個(gè)。導(dǎo)線若干。 各模塊連接方法:PLC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的連接: 驅(qū)動(dòng)模塊中EN+、DIR+、CP+口均先接3k電阻,然后接24V電源。 第一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊CP-接PLC的Q0.0,DIR-接PLC的Q0.2,EN-接PLC的Q0.4 第二個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊CP-接PLC的Q0.1,DIR-接PL
4、C的Q0.3,EN-接PLC的Q0.4注意: 1、PLC輸出時(shí)電壓為24V,故和驅(qū)動(dòng)器模塊連接時(shí),接了3k電阻限流。 2、由于PLC處于PTO模式下只有在輸出電流大于140mA時(shí),才能正確的輸出脈沖,故在輸出端和地間接了200歐/2w下拉電阻,來產(chǎn)生此電流。(實(shí)驗(yàn)室用的電阻功率不足,用200歐電阻時(shí)功率至少在24*24/200=2.88w,即用3w的電阻) 3、PLC與驅(qū)動(dòng)模塊連接
5、時(shí),當(dāng)PLC輸出低電平時(shí)不能將驅(qū)動(dòng)模塊電平拉低,故在EN-和DIR-上接了200歐/2W下拉電阻 驅(qū)動(dòng)模塊與電機(jī)接法: 驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端分別與電機(jī)4根線連接 電機(jī)傳感器與PLC連接: 傳感器電源接24v,信號(hào)線經(jīng)過240歐電阻(試驗(yàn)中兩個(gè)470電阻并聯(lián)得到)與24v電源上拉后,信號(hào)線接到PLC的I0.3和I0.4 將各模塊電源、地線接好。PLC中輸入輸出各路M對(duì)應(yīng)點(diǎn)均接地,L+對(duì)應(yīng)點(diǎn)均要接24V電源。注意PLC右下角24V
6、 DC OUTPUT不要接。 PLC程序介紹: PLC程序中主要使用向?qū)傻碾姍C(jī)控制函數(shù)來控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)。此向?qū)褂梅椒ㄈ缦拢菏紫却蜷_軟件,新建工程,選擇工具->位置控制向?qū)?如下圖打開如下界面:選擇配置s7-200PLC內(nèi)置PTO/PWM操作,點(diǎn)擊下一步,如下圖根據(jù)需要選擇Q0.0或Q0.1,點(diǎn)擊下一步,如下圖選擇線性脈沖串輸出(PTO),將下方使
7、用高速計(jì)數(shù)器HSC0前的勾點(diǎn)上,點(diǎn)擊下一步,如下圖輸入電機(jī)此應(yīng)用項(xiàng)目中最高電機(jī)速度(MAX_SPEED)和電機(jī)的啟動(dòng)/停止速度(SS_SPEED),默認(rèn)是100000和5000,修改好了點(diǎn)擊下一步,如下圖輸入電機(jī)加速和減速時(shí)間。默認(rèn)均為1000ms。點(diǎn)擊下一步,如下圖然后出現(xiàn)如下界面,選擇新包絡(luò)。 選項(xiàng)中可以選擇相對(duì)位置和單速連續(xù)旋轉(zhuǎn),由于步進(jìn)電機(jī)有加減速過程,故選擇相對(duì)位置。輸入步0的目標(biāo)速度,即運(yùn)動(dòng)時(shí)的限速,在下方的框中輸入結(jié)束位置,由于是相對(duì)位置,故此處位置即為所要走的距離。電機(jī)繪制包絡(luò),右方出現(xiàn)的梯形的圖即為速度線
8、。改變左下角的保羅定義符號(hào)名為MOTOR1,點(diǎn)擊確認(rèn),然后選擇V存儲(chǔ)區(qū)的地址范圍,一般默認(rèn)即可,點(diǎn)擊下一步點(diǎn)擊完成。這樣,通過位置控制向?qū)Ь蜕闪?個(gè)PTO函數(shù),分別是PTOx_CTRL、PTOx_RUN、PTOx_MAN、PTOx_LDPOS。 PTOx_CTRL子程序(控制)使能和初始化步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的PTO輸出。在程序中僅能使用該子程序一次,并保證每個(gè)掃描周期該子程序都被執(zhí)行。一直使用SM0.0作為EN輸入的輸入。 I_STOP(立即STOP
9、)輸入量為一個(gè)布爾量輸入。當(dāng)輸入為低電平時(shí),PTO功能正常操作。當(dāng)輸入變?yōu)楦唠娖綍r(shí),PTO立即終止脈沖輸出。 D_STOP(減速STOP)輸入量為一個(gè)布爾量輸入。當(dāng)輸入為低電平時(shí),PTO功能正常操作。當(dāng)輸入變?yōu)楦唠娖綍r(shí),PTO產(chǎn)生一個(gè)脈沖串將電機(jī)減速到停止。 DONE輸出是一個(gè)布爾量輸出。高電平表示CPU已經(jīng)執(zhí)行完子程序。 當(dāng)Done位為高電平時(shí),Error字節(jié)以一個(gè)無錯(cuò)誤代碼或錯(cuò)
10、誤代碼來報(bào)告是否正常完成。 若在向?qū)е袉⒂昧薍SC,則C_Pos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 PTOx_RUN子程序(運(yùn)行包絡(luò))命令PLC在一個(gè)制定的保羅中執(zhí)行運(yùn)動(dòng)操作,此包絡(luò)存儲(chǔ)在組態(tài)/包絡(luò)表中。 接通EN位,使能該子程序。確保EN位保持接通,直至Done位指示該子程序完成。
11、接通START參數(shù)以初始化包絡(luò)的執(zhí)行。對(duì)于每次掃描,當(dāng)START參數(shù)接通且PTO當(dāng)前未激活時(shí),指令激活PTO。要保證該命令只發(fā)一次,使用邊沿檢測(cè)命令以脈沖觸發(fā)START參數(shù)接通。 接通參數(shù)Abort,命令位控模塊停止當(dāng)前的包絡(luò),并減速直至電機(jī)停下。PTOx_MAN子程序(手動(dòng)模式)使PTO置為手動(dòng)模式。這可以是電機(jī)在向?qū)е兄贫ǖ姆秶鷥?nèi)以不同的速度啟動(dòng)、停止和運(yùn)行。如果啟用了PTOx_MAN子程序,則不應(yīng)執(zhí)行其他任何PTOx_RUN指令。 允許RUN參數(shù)
12、,命令PTO加速到指定速度。即使電機(jī)在運(yùn)行時(shí),也可改變速度參數(shù)的值。禁止參數(shù)RUN擇命令PTO減速,直至電機(jī)停止。 PTOx_LDPOS指令(裝載位置)改變PTO脈沖計(jì)數(shù)器的當(dāng)前位置值為一個(gè)心智。可以通過該指令為一個(gè)運(yùn)動(dòng)命令建立一個(gè)新的零位置。 本系統(tǒng)將電機(jī)1的PTO設(shè)置為Q0.0輸出,使用高速計(jì)數(shù)器HSC0,最高電機(jī)速度2000HZ,啟動(dòng)/停止速度100HZ,加速500ms,減速500ms,步0的目標(biāo)速度2000HZ,總位移80
13、00脈沖,分配存儲(chǔ)區(qū)為VB0到VB69??傻玫絇TO0的包絡(luò)表如下所示:/-/輸出 Q0.0 的 PTO 包絡(luò)表/-VB0 'PTOA' /VW4 54
14、 /FREQVD6 204800 /SS_SPEEDVD10 4096000
15、0; /MAX_SPEEDVD14 16#04000939 /K_ACCVD18 16#84FFF6C7
16、160; /K_DECVB22 1 /NUMPROFVW23 25
17、60; /OFFS_0VB25 4 &
18、#160; /包絡(luò) 0 的 NUM_SEGSVB26 0 /保留。VB27 0
19、60; /段 0 的 S_STEPVB28 16#08 /S_PROPVD29 +204800 &
20、#160; /SFREQVD33 525 /加速的脈沖數(shù)VB37
21、0; 0 /段 1 的 S_STEPVB38 16#04
22、160; /S_PROPVD39 +4098089 /SFREQVD43 6948 &
23、#160; /恒速的脈沖數(shù)VB47 0 /段 2 的 S_STEPVB48 16#00
24、; /S_PROPVD49 -1 /SFREQVD53 526
25、; /減速的脈沖數(shù)VB57 0
26、60; /段 3 的 S_STEPVB58 16#10 /S_PROPVD59 +204800 &
27、#160; /SFREQVD63 1 /最終減速的脈沖數(shù)VB67 0
28、160; /保留。VB68 0 /保留。VB69
29、 0 /保留。 由上表可知加速脈沖數(shù)為75057,存于VD33中。恒速脈沖為49881,存于VD43中。減速脈沖為75061,存于VD53中。最終的減速的脈沖數(shù)為1,存于VD63中。我們控制
30、步進(jìn)電機(jī)可以通過PTOx_CTRL和PTOx_RUN兩個(gè)子程序。電機(jī)控制過程中,加減速脈沖數(shù)不方便修改,因?yàn)榫€性加減速的指令并不清楚,所以只好修改恒速段的脈沖數(shù)。唯一的限制是,總的脈沖數(shù),必須大于加減速段+最終減速段脈沖數(shù)之和,也即恒速段的脈沖不能小于1。此處總的脈沖數(shù),最小值應(yīng)為525+526+1+1=1053個(gè)脈沖。當(dāng)然電機(jī)加減速時(shí)間如果較小,此脈沖數(shù)會(huì)變小。電機(jī)2的PTO設(shè)置為Q0.1輸出,使用高速計(jì)數(shù)器HSC3,最高電機(jī)速度20000HZ,啟動(dòng)/停止速度100HZ,加速500ms,減速500ms,步0的目標(biāo)速度2000HZ,總位移10000脈沖,分配存儲(chǔ)區(qū)為VB70到VB139??傻玫?/p>
31、PTO0的包絡(luò)表如下所示:/-/輸出 Q0.1 的 PTO 包絡(luò)表/-VB70 'PTOA' /VW74 54
32、60; /FREQVD76 204800 /SS_SPEEDVD80 40960000
33、; /MAX_SPEEDVD84 16#03000C13 /K_ACCVD88 16#83FFF3ED
34、60; /K_DECVB92 1 /NUMPROFVW93 25
35、0; /OFFS_0VB95 4 /包絡(luò) 0 的 NUM_SEGSVB96
36、; 0 /保留。VB97 0
37、0; /段 0 的 S_STEPVB98 16#08 /S_PROPVD99 +204800
38、160; /SFREQVD103 100 /加速的脈沖數(shù)VB107 0 &
39、#160; /段 1 的 S_STEPVB108 16#04 /S_PROPVD109 +4111824
40、160; /SFREQVD113 9797 /恒速的脈沖數(shù)VB117 0
41、 /段 2 的 S_STEPVB118 16#00
42、; /S_PROPVD119 -1 /SFREQVD123 102 &
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