西門(mén)子200smart編碼器+高速計(jì)數(shù)器

1、2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院1基于編碼器、高速計(jì)數(shù)器的基于編碼器、高速計(jì)數(shù)器的交流電機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)交流電機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院2控制要求分揀裝置分揀裝置 按下啟動(dòng)按鍵，并且檢測(cè)到傳送帶上有工件，變頻器帶動(dòng)交流電機(jī)工作，從而使傳送帶帶動(dòng)工件前行。若檢測(cè)到此工件為金屬材質(zhì)，則分揀到A站，若為非金屬塑料材質(zhì)，則分揀到B站。按下停止按鍵，整個(gè)循環(huán)停止。電路設(shè)計(jì)u主電路設(shè)計(jì)2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院3電路設(shè)計(jì)u控制電路設(shè)計(jì)2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院4電磁鐵(23)黃燈(24)綠燈(25)紅燈(26)CPU224XP晶體管(DC/DC/DC)-+DC

2、24V+24VQ0.3COMI0.4I0.3I0.2I0.1I0.0DIN11L+UQ0.1Q0.2Q0.0M交流電機(jī) 西 門(mén) 子MM420/440 變 頻 器I0.5I0.6MVAIN-AIN+交流電機(jī)接線圖VWQ0.4說(shuō)明：（1）啟動(dòng)、停止接JDO2A的點(diǎn)動(dòng)按鈕或直接用鈕子開(kāi)關(guān)代替。 （2）接線時(shí)，應(yīng)結(jié)合接線原理圖及端子接線說(shuō)明，確保接線無(wú)誤。啟動(dòng)編碼器B相（20）編碼器A相（19）停止（金屬）電感傳感器檢測(cè)（13）（上料）光電傳感器檢測(cè)（10）（尼龍）電容傳感器檢測(cè)（16）電路設(shè)計(jì)uPLC I/O分配2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院5程序設(shè)計(jì)u設(shè)計(jì)思路：u一、傳送帶運(yùn)行控制：u 1、

3、變頻器參數(shù)設(shè)置u 2、變頻器運(yùn)行控制u二、分揀繼電器控制：u 1、精準(zhǔn)定位？2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院6知識(shí)拓展旋轉(zhuǎn)編碼器u旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。 u 編碼器的分類(lèi)u 編碼器按照信號(hào)電壓分類(lèi)：24V和5Vu 按照信號(hào)類(lèi)型分為：絕對(duì)式編碼器、增量式編碼器、混合式編碼器 絕對(duì)值編碼器為每一個(gè)軸的位置提供一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的編碼數(shù)字值。 增量式編碼器軸的每圈轉(zhuǎn)動(dòng)，增量型編碼器提供一定數(shù)量的脈沖。 u 按照信號(hào)采集方式分為：?jiǎn)伪额l和四倍頻知識(shí)拓展旋轉(zhuǎn)編碼器單倍頻模式（1X）旋轉(zhuǎn)編碼器

4、四倍頻模式（4X）知識(shí)拓展-編碼器u編碼器u 旋轉(zhuǎn)編碼器是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將輸出把軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字信號(hào)的傳感器，主要用于速度或位置（角度）的檢測(cè)。典型的旋轉(zhuǎn)編碼器是由光柵盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤(pán)是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形狹縫。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖 所示；通過(guò)計(jì)算每秒旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院10知識(shí)拓展-編碼器u編碼器u 一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生脈沖的方式的不同，可以分為增量

5、式、絕對(duì)式以及復(fù)合式三大類(lèi)。自動(dòng)線上常采用的是增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院11知識(shí)拓展-編碼器u編碼器u 增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換u 原理輸出三組方波脈沖A、B 和Z 相；A、B 兩組脈沖相位差90，用于辯向：當(dāng)A相脈沖超前B 相時(shí)為正轉(zhuǎn)方向，而當(dāng)B相脈沖超前A 相時(shí)則為反轉(zhuǎn)方向。Z 相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。如圖所示。2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院12知識(shí)拓展-編碼器u編碼器u 脈沖和脈沖當(dāng)量u 計(jì)算工件在傳送帶上的位置時(shí)，需確定每?jī)蓚€(gè)脈沖之間的距離即脈沖當(dāng)量。若某主動(dòng)軸的直徑為d=43 mm,則減速電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，皮帶上工件移動(dòng)距離L=d=3.

6、1443=136.35 mm。若分辨率500 線，及旋轉(zhuǎn)一周脈沖數(shù)為500，故脈沖當(dāng)量為=L/5000.273 mm。u 上述脈沖當(dāng)量的計(jì)算只是理論上的推算。實(shí)際上各種誤差因素不u 可避免，例如傳送帶主動(dòng)軸直徑（包括皮帶厚度）的測(cè)量誤差，傳送帶的安裝偏差、張緊度，系統(tǒng)在工作臺(tái)面上定位偏差等等，都將影響理論計(jì)算值。脈沖當(dāng)量的誤差所引起的累積誤差會(huì)隨著工件在傳送帶上運(yùn)動(dòng)距離的增大而迅速增加，甚至達(dá)到不可容忍的地步。須現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試脈沖當(dāng)量值。2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院13知識(shí)拓展-編碼器u編碼器接線方式2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院14知識(shí)拓展-高速計(jì)數(shù)器u高速計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)自動(dòng)進(jìn)行，不受掃

7、描周期的影響，用于捕捉比CPU掃描速度更快的事件。當(dāng)前值等于預(yù)置值、計(jì)數(shù)方向改變或發(fā)生外部復(fù)位時(shí)，可產(chǎn)生中斷。在中斷程序中，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)控制等預(yù)定操作。uPLC ：S7-224XP DC/DC/DC 集成有6 點(diǎn)的高速計(jì)數(shù)器，編號(hào)為HSC0HSC5，每一編號(hào)的計(jì)數(shù)器均分配有固定地址的輸入端。同時(shí)，高速計(jì)數(shù)器可以被配置為12 種模式中的任意一種。2022-3-8蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院15S7-200 高速計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)u 高速計(jì)數(shù)器對(duì)CPU掃描速率無(wú)法控制的高速事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，最多可配置12種不同的操作模式。高速計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)頻率取決于CPU類(lèi)型。u 其中CPU222和CPU221沒(méi)有HSC1

8、和HSC2S7-200 高速計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)u模式0、 1、 2 的計(jì)數(shù)方式S7-200 高速計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)u模式3、 4、 5 的計(jì)數(shù)方式S7-200 高速計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)u模式6、7、8 的計(jì)數(shù)方式S7-200 高速計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)u模式9、10、11 （1X）的計(jì)數(shù)方式S7-200 高速計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)u模式9、10、11 （4X）的計(jì)數(shù)方式S7-200 高速計(jì)數(shù)器特殊寄存器u在使用高速計(jì)數(shù)功能的時(shí)候，需要修改系統(tǒng)內(nèi)的部分特使寄存器。以改變我們的計(jì)數(shù)模式。 SMB36至SMB65被用于監(jiān)控和控制高速計(jì)數(shù)器HSC0、HSC1和HSC2； SMB136至SMB165被用于監(jiān)控和控制高速計(jì)數(shù)器HSC3、HSC4和HSC5

9、。u下面，我們就對(duì)相應(yīng)的特殊寄存器進(jìn)行介紹S7-200 高速計(jì)數(shù)器特殊寄存器u控制字節(jié) HSC0 HSC1 HSC2HSC3 HSC4HSC5說(shuō)明SM37.0SM47.0SM57.0SM147.0復(fù)原現(xiàn)用水平控制位：0=復(fù)原現(xiàn)用水平高1=復(fù)原現(xiàn)用水平低SM47.1SM57.1起始現(xiàn)用水平控制位：0=起始現(xiàn)用水平高1=起始現(xiàn)用水平低SM37.2SM47.2SM57.2SM147.2正交計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速率選項(xiàng)：0=4x計(jì)數(shù)速率1=1x計(jì)數(shù)速率SM37.3SM47.3SM57.3SM137.3SM147.3SM157.3計(jì)數(shù)方向控制位：0 = 向下計(jì)數(shù)1 = 向上計(jì)數(shù)SM37.4SM47.4SM57.

10、4SM137.4SM147.4SM157.4向HSC寫(xiě)入計(jì)數(shù)方向：0 = 無(wú)更新1 = 更新方向SM37.5SM47.5SM57.5SM137.5SM147.5SM157.5向HSC寫(xiě)入新預(yù)設(shè)值：0 = 無(wú)更新1 = 更新預(yù)設(shè)值SM37.6SM47.6SM57.6SM137.6SM147.6SM157.6向HSC寫(xiě)入新當(dāng)前值：0 = 無(wú)更新1 = 更新當(dāng)前值SM37.7SM47.7SM57.7SM137.7SM147.7SM157.7啟用HSC：0 = 禁用HSC1 = 啟用HSCS7-200 高速計(jì)數(shù)器特殊寄存器當(dāng)我們需要手動(dòng)更新計(jì)數(shù)器預(yù)設(shè)值和當(dāng)前值時(shí)，需要將SM*.5和SM*.6設(shè)置為1。

11、然后，將要輸入的值更新給對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器的特殊寄存器中載入數(shù)值HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5新當(dāng)前值SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158新預(yù)設(shè)值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD162S7-200 高速計(jì)數(shù)器特殊寄存器HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5說(shuō)明SM36.0SM46.0SM56.0SM136.0SM146.0SM156.0未使用 SM36.1SM46.1SM56.1SM136.1SM146.1SM156.1未使用 SM36.2SM46.2SM56.2SM136.2SM146.2SM156.2未使用 SM

12、36.3SM46.3SM56.3SM136.3SM146.3SM156.3未使用 SM36.4SM46.4SM56.4SM136.4SM146.4SM156.4未使用 SM36.5SM46.5SM56.5SM136.5SM146.5SM156.5當(dāng)前計(jì)數(shù)方向狀態(tài)位：0 = 向下計(jì)數(shù)；1 = 向上計(jì)數(shù)SM36.6SM46.6SM56.6SM136.6SM146.6SM156.6當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值狀態(tài)位：0 = 不相等；1 = 等于SM36.7SM46.7SM56.7SM136.7SM146.7SM156.7當(dāng)前值大于預(yù)設(shè)值狀態(tài)位：0 = 小于或等于；1 = 大于狀態(tài)位S7-200 高速計(jì)數(shù)器指令v

13、高速計(jì)數(shù)器定義（HDEF）指令選擇特定的高速計(jì)數(shù)器（HSCx）的操作模式。模式選擇定義高速計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘、方向、起始和復(fù)原功能。例：將HSC0設(shè)置成計(jì)數(shù)模式1S7-200 高速計(jì)數(shù)器指令v高 速 計(jì) 數(shù) 器（HSC）指 令根 據(jù) HSC 特 殊 內(nèi) 存 位 的狀 態(tài) 配 置 和控 制 高 速 計(jì)數(shù) 器。參 數(shù) N指 定 高 速 計(jì)數(shù) 器 的 號(hào) 碼。讀取高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值u欲存取高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，您需要利用內(nèi)存類(lèi)型（HC）和計(jì)數(shù)器號(hào)碼（例如HC0）指定高速計(jì)數(shù)器的地址。如下所示，高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值是只讀數(shù)值，只能作為雙字（32位）編址。u格式：HC高速計(jì)數(shù)器號(hào)碼 例如：HC2例題u 編寫(xiě)一個(gè)高速

14、計(jì)數(shù)程序，將I0.6的輸入模式設(shè)置高速計(jì)數(shù)，為A/B正交計(jì)數(shù)，由外部信號(hào)啟動(dòng)和復(fù)位。當(dāng)計(jì)數(shù)值為50的時(shí)候?qū)⒂?jì)數(shù)值清零重新計(jì)數(shù)。項(xiàng)目分析： 1）項(xiàng)目使用模式為： A/B正交計(jì)數(shù)，由外部信號(hào)啟動(dòng)和復(fù)位。所以，我們選擇工作模式為“11”； 2）輸入端使用I0.6，我們根據(jù)模式選擇定義使用的高速計(jì)數(shù)器為：HSC1（I0.6為A相，I0.7為B相， I1.0為復(fù)位, I1.1為啟動(dòng)） 3）由于使用的是HSC1，我們需要選擇CPU224以上的CPU型號(hào)例題 程序設(shè)計(jì)：在首次運(yùn)行時(shí)需要對(duì)高速計(jì)數(shù)器參數(shù)初始化，初始化程序?yàn)镾BR_0例題u 將HSC1的預(yù)設(shè)值和當(dāng)前值設(shè)置為允許更新，方向允許更新，4倍頻的向上計(jì)

15、數(shù)將HSC1的計(jì)數(shù)模式設(shè)置為11將HSC1的當(dāng)前值更新為0將HSC1的預(yù)設(shè)值設(shè)置為50子程序SBR_0例題設(shè)置中斷為預(yù)設(shè)值=當(dāng)前值，觸發(fā)中斷INT_0啟用全局中斷將設(shè)置傳給HSC1子程序SBR_0例程當(dāng)前值=預(yù)設(shè)值時(shí)，當(dāng)前值清零設(shè)置允許更新當(dāng)前值將設(shè)置傳給HSC1中斷程序INT_0思考練習(xí)題u 編寫(xiě)一個(gè)高速計(jì)數(shù)程序，將I0.0的輸入模式設(shè)置高速計(jì)數(shù)，為A相計(jì)數(shù)，B相高電平為加計(jì)數(shù)。由內(nèi)部信號(hào)啟動(dòng)和復(fù)位。當(dāng)計(jì)數(shù)值為100的時(shí)候?qū)⒂?jì)數(shù)值停止計(jì)數(shù)，并將Q0.0置位。存放計(jì)數(shù)器當(dāng)前值，從V100.0開(kāi)始高速輸出前言u(píng)S7-200自帶了兩個(gè)高速輸出Q0.0和Q0.1（僅限D(zhuǎn)C輸出）u高速輸出的分類(lèi)： 分

16、為兩種：PTO和PWM PTO提供方波（50%占空比）輸出，配備周期和脈沖數(shù)用戶(hù)控制功能。 PWM提供連續(xù)性變量占空比輸出，配備周期和脈寬用戶(hù)控制功能。高速輸出前言脈沖周期PTO脈沖數(shù)高速輸出前言脈沖周期PKW寬度高速輸出關(guān)聯(lián)特殊寄存器Q0.0Q0.1狀態(tài)位SM66.4SM76.4PTO輪廓由于計(jì)算錯(cuò)誤異常中止0 = 無(wú)錯(cuò)：1 = 異常中止SM66.5SM76.5PTO輪廓由于用戶(hù)命令異常中止0 = 無(wú)錯(cuò)：1 = 異常中止SM66.6SM76.6PTO管線溢出下溢0 = 無(wú)溢出； 1 = 溢出下溢SM66.7SM76.7PTO空閑 0 = 進(jìn)行中;1 = PTO空閑高速輸出關(guān)聯(lián)特殊寄存器Q0.

17、0Q0.1控制位SM67.0SM77.0PTO/PWM更新周期值 0 = 無(wú)更新；1 = 更新周期SM67.1SM77.1PWM更新脈寬時(shí)間值 0 = 無(wú)更新；1 = 更新脈寬SM67.2SM77.2PTO更新脈沖計(jì)值0 = 無(wú)更新；1 = 更新脈沖計(jì)數(shù)SM67.3SM77.3PTO/PWM選擇0 = 1 S /tick；1 = 1ms/tickSM67.4SM77.4PWM更新方法：0 = 異步更新；1 = 同步更新SM67.5SM77.5PTO操作：0 = 單段操作；1 = 多段操作SM67.6SM77.6PTO/PWM模式選擇0= 選擇PTO;1 = 選擇PWMSM67.7SM77.7P

18、TO/PWM啟用0 = 禁用PTO/PWM；1 = 啟用PTO/PWMQ0.0Q0.1其他PTO/PWM寄存器SMW68SMW78PTO/PWM周期值（范圍：2至 65535）SMW70SMW80PWM脈寬值（范圍：0至65535）SMD72SMD82PTO脈沖計(jì)值（范圍：1至4294967295）SMB166SMB176進(jìn)行中的段數(shù)（僅用于多段PTO操作）SMW168SMW178輪廓表起始位置，用距離V0的字節(jié)偏移量表示（僅用于多段PTO操作）SMB170SMB180線性輪廓狀態(tài)字節(jié)SMB171SMB181線性輪廓結(jié)果寄存器SMB172SMB182手動(dòng)模式頻率寄存器高速輸出關(guān)聯(lián)特殊寄存器u 經(jīng)過(guò)整理，我們得到上表SMB67/77啟用選擇模式PTO段操作PWM更新方法脈沖計(jì)數(shù)脈寬周期16#81是PTO單段1 S/循環(huán)載入16#84是PTO單段1 S/循環(huán)載入16#85是PTO單段1 S/循環(huán)載入載入16#89是PTO單段1 S/循環(huán)載入16#8C是P