西門子200系列PLC直流步進(jìn)電機(jī)控制方法

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                       &