s7-200PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)的快速精確定位控制

1、正文字體大?。捍笾行LC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的快速精確定位控制(2012-09-2921:01:43)轉(zhuǎn)載觀標(biāo)簽：分類：PLCplc 編程plc 培訓(xùn)稱重傳感器PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的快速精確定位控制步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，其旋轉(zhuǎn)以固定的角度運(yùn)行。 可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量以達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)也可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)作為一種控制用的特種電機(jī)，因其沒有積累誤差（精度為100%而廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。1 定位原理及方案1

2、.1 步進(jìn)電機(jī)加減速控制原理步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)從一個(gè)位置向另一個(gè)位置移動(dòng)時(shí)，要經(jīng)歷升速、恒速和減速過程。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行頻率低于其本身起動(dòng)頻率時(shí)， 可以用運(yùn)行頻率直接起動(dòng)并以此頻率運(yùn)行， 需要停止時(shí)， 可從運(yùn)行頻率直接降到零速。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率 fbfa（有載起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)頻率）時(shí)，若直接用 fb 頻率起動(dòng)會(huì)造成步進(jìn)電機(jī)失步甚至堵轉(zhuǎn)。同樣在 fb 頻率下突然停止時(shí)，由于慣性作用，步進(jìn)電機(jī)會(huì)發(fā)生過沖，影響定位精度。如果非常緩慢的升降速， 步進(jìn)電機(jī)雖然不會(huì)產(chǎn)生失步和過沖現(xiàn)象， 但影響了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作效率。所以對(duì)步進(jìn)電機(jī)加減速要保證在不失步和過沖前提下，用最快的速度（或最短的時(shí)間）移動(dòng)到指定位

3、置。步進(jìn)電機(jī)常用的升降頻控制方法有 2 種：直線升降頻和指數(shù)曲線升降頻指數(shù)曲線法具有較強(qiáng)的跟蹤能力，但當(dāng)速度變化較大時(shí)平衡性差。直線法平穩(wěn)性好，適用于速度變化較大的快速定位方式。以恒定的加速度升降，規(guī)律簡(jiǎn)練，用軟件實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，本文即采用此方法。1.2 定位方案要保證系統(tǒng)的定位精度，脈沖當(dāng)量即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)步距角所移動(dòng)的距離不能太大，而且步進(jìn)電機(jī)的升降速要緩慢，以防止產(chǎn)生失步或過沖現(xiàn)象。但這兩個(gè)因素合在一起帶來了一個(gè)突出問題：定位時(shí)間太長(zhǎng)，影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作效率。因此要獲得高的定位速度，同時(shí)又要保證定位精度，可以把整個(gè)定位過程劃分為兩個(gè)階段：粗定位階段和精定位階段。粗定位階段，采用較大的脈沖當(dāng)

4、量，如 0.1mm 方或 1mm 步，甚至更高。精定位階段，為了保證定位精度，換用較小的脈沖當(dāng)量，如 0.01mm/步。雖然脈沖當(dāng)量變小，但由于精定位行程很短（可定為全行程的五十分之一左右），并不會(huì)影響到定位速度。為了實(shí)現(xiàn)此目的，機(jī)械方面可通過采用不同變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。工業(yè)機(jī)床控制在工業(yè)自動(dòng)化控制中占有重要位置，定位鉆孔是常用工步。設(shè)刀具或工作臺(tái)欲從 A 點(diǎn)移至 C 點(diǎn)，已知 AC=200mm 把 AC 劃分為 AB 與 BC 兩段，AB=196mmBC=4mmAB 段為粗定位行程，采用 0.1mm 方的脈沖當(dāng)量依據(jù)直線升降頻規(guī)律快速移動(dòng)，BC 段為精定位行程，采用 0.01mm 陟的脈沖當(dāng)量，以

5、 B 點(diǎn)的低頻恒速運(yùn)動(dòng)完成精確定位。在粗定位結(jié)束進(jìn)入精定位的同時(shí)，PLC 自動(dòng)實(shí)現(xiàn)變速機(jī)構(gòu)的更換。2 定位程序設(shè)計(jì)2.1PLC 脈沖輸出指令目前較為先進(jìn)的 PLC 不僅具有滿足順序控制要求的基本邏輯指令，而且還提供了豐富的功能指令。 SiemensS7-200 系歹 UPLC 的 PLUS 旨令在 Q0.0 和 Q0.1 輸出PTO 或 PWM5 速脈沖，最大輸出頻率為 20KHz 脈沖用（PTQ 提供方波輸出（50%空比），用戶控制周期和脈沖數(shù)。脈沖寬度可調(diào)制（PWM 酮能提供連續(xù)、變占空比輸出，用戶控制周期和脈沖寬度。本文采用 PTO 的多段管線工作方式實(shí)現(xiàn)粗定位，PTQ勺單段管線方式實(shí)現(xiàn)

6、精定位。上述例子中，假定電機(jī)的起動(dòng)和結(jié)束頻率是 2KHz,最大脈沖頻率是 10KHz 在粗定位過程中， 用 200 個(gè)脈沖完成升頻加速， 400 個(gè)脈沖完成降頻減速。 使用 PLC 的 PTQ段管線脈沖輸出時(shí)，用下面的公式計(jì)算升降頻過程中的脈沖增量值。給定段的周期增量=（ECT-ICT）/Q式中：ECT 該段結(jié)束周期時(shí)間ICT=該段初始周期時(shí)間利用這個(gè)公式，加速部分（第 1 段）周期增量為 2,減速部分（第 3 段）周期增量為 1。因第 2 段是恒速部分，故周期增量為 00如果 PTQ 勺包絡(luò)表從 VB500 開始存放，則表 1 為上例的包絡(luò)表值。2.2 源程序/主程序LDSM0.1/首次掃描

7、為 1RQ0.0,1/復(fù)位映像寄存器位CALL0/調(diào)用子程序 0,初始化粗定位相關(guān)參數(shù)LDM0.0/粗定位完成RQ0.0,1CALL1/調(diào)用子程序 1,初始化精定位相關(guān)參數(shù)/子程序 0,粗定位LDSM0.0MOVB16#A0SMB67設(shè)定控制字：允許 PTQ 集作，選擇 ms 增量，選擇多段操作MOVW5Q0SMW168 優(yōu)旨定包絡(luò)表起始地址為 V500MOVB3VB500/設(shè)定包絡(luò)表段數(shù)是 3MOVW5Q0VW501設(shè)定第一段初始周期為 500msMOVW-2VD503設(shè)定第一段周期增量為-2msMOVD200VD505/設(shè)定第一段脈沖個(gè)數(shù)為 200MOVW1Q0VW509設(shè)定第二段初始周期

8、為 100msMOVW0VD511/設(shè)定第二段周期增量為 0msMOVD1360VD513/設(shè)定第二段脈沖個(gè)數(shù)為 1360MOVW100VW517設(shè)定第三段初 始 周 期 為100msMOVW,1VD519/ 設(shè) 定 第 三 段 周 期 增 量 為1msMOVD400VD521/設(shè)定第三段脈沖個(gè)數(shù)為 400ATCH219/定義中斷程序 2 處理 PTO 完成中斷 ENI/允許中斷 PLS0/啟動(dòng) PTO作/子程序 1,精定位LDSM0.0/首次掃描為 1MOVB16#8DSMB67允許 PTOft 能，選擇 ms 增量，設(shè)定脈沖數(shù)和周期MOVW500SMW68/股定精定位周期為 500msMOVD400SMD72設(shè)定