PLC與步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制編程

摘要本課題的難點(diǎn)主要集中在運(yùn)動(dòng)控制器上面,因?yàn)橐肋\(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是一種很精確的控制技術(shù)。主要是對物體位移和轉(zhuǎn)速精確的控制系統(tǒng)。而現(xiàn)如今常見的運(yùn)動(dòng)控制器大致為三單元:運(yùn)動(dòng)控制器部分,驅(qū)動(dòng)器部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。要想步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正常工作,就必須先得要用電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器,于是人們就稱他為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。工作原理,就是把控制設(shè)備所釋放出來的脈沖信號(hào),進(jìn)行機(jī)械的擴(kuò)大來用來驅(qū)使步進(jìn)電機(jī)。而按照我們目前的所學(xué)專業(yè)知識(shí),控制和脈沖信號(hào)呈正比例增長。所以只要我們準(zhǔn)確控制脈沖信號(hào)頻率,便能夠準(zhǔn)確控制電動(dòng)機(jī)調(diào)速;只要準(zhǔn)確控制脈動(dòng)的數(shù)量。我們便能做到對電機(jī)的定位。本設(shè)計(jì)目標(biāo)是用PLC來調(diào)整和控制步進(jìn)電機(jī)。設(shè)計(jì)中指出了使用模塊化的程序劃分主程序和子程序。用來仔細(xì)的闡述本設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

Abstract

The

difficulty

of

this

topic

is

mainly

focused

on

the

motion

controller,

because

we

should

know

that

the

motion

system

is

a

very

accurate

control

technology.

It

is

an

accurate

control

system

for

object

displacement

and

rotational

speed.

Now

the

common

motion

controller

is

roughly

three

units:

the

motion

controller

part,

the

drive

part

and

the

actuator

part.

To

work

properly,

the

stepper

motor

must

be

driven

by

electronic

devices,

so

people

call

him

stepper

motor

driver.

The

working

principle

is

to

expand

the

pulse

signal

released

by

the

control

equipment

to

drive

the

stepper

motor.

And

according

to

our

current

expertise,

control

and

pulse

signals

are

proportional.

So

as

long

as

we

accurately

control

the

pulse

signal

frequency,

we

can

accurately

control

the

motor

speed;

Just

control

the

number

of

pulsations

exactly.

We

can

position

the

motor.

The

design

goal

is

to

use

PLC

to

adjust

and

control

the

stepper

motor.

The

design

points

out

the

use

of

modular

program

to

divide

the

main

program

and

subroutine.

Used

to

elaborate

the

content

of

this

design.

PLC與步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制第一章

PLC

與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制編程引言

本課程重點(diǎn)講授基于S7-200PC和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì),以車輛的自動(dòng)往返控制和定位閉環(huán)控制為例,力求學(xué)生學(xué)會(huì)并了解PLC、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、定位檢測與光柵尺的綜合運(yùn)用程序設(shè)計(jì)。

1.1選題意義最近幾年，在科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)下，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)也邁上一個(gè)新的臺(tái)階。因此，我們對步進(jìn)電機(jī)的需求也在不斷增加，未來它將廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。1.2PLC與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)PLC是一款目前比較主流的工業(yè)控制電腦,具有非常多的技術(shù)優(yōu)勢主要有功能齊全的進(jìn)一步增強(qiáng),在使用上靈活簡單,維修簡便,可以不斷增強(qiáng)安全性和抗干擾能力,而且價(jià)格比較便宜,且對步進(jìn)電機(jī)也有著非常出色的運(yùn)動(dòng)監(jiān)控功能,甚至可以達(dá)到對步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的完全監(jiān)控。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢：(1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角移動(dòng)和輸入脈沖嚴(yán)重地成正反比,電機(jī)在運(yùn)行一圈后就不會(huì)積累偏差,而且具備了優(yōu)異的跟蹤性能。(2)步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成的開環(huán)數(shù)字控制設(shè)備。(3)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快,易啟停,正倒轉(zhuǎn)以及變速。(4)轉(zhuǎn)速可在足夠?qū)拸V的范圍內(nèi)平滑調(diào)整,在低速下仍可確保獲得的最大扭矩。(5)步進(jìn)電機(jī)只有通過脈波電源供電方可工作,它無法同時(shí)通過采用交換開關(guān)電源和直流輸出開關(guān)電源。步進(jìn)電機(jī)能夠正常工作同時(shí)保障無失步的步進(jìn)頻率的最大值叫做“啟動(dòng)頻率”;同樣地，“停止頻率”代表著設(shè)備的控制信號(hào)忽然消失，步進(jìn)電機(jī)不至于錯(cuò)過目標(biāo)點(diǎn)的步進(jìn)頻率的最大值。此外，設(shè)備的啟動(dòng)、停止頻率以及輸出轉(zhuǎn)矩必須和其負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量契合。只要掌握了以上指標(biāo)，就可以實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速控制。

選擇PLC對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，必須按照以下計(jì)算式對設(shè)備的脈沖當(dāng)量、脈沖頻率以及脈沖數(shù)目的最大值進(jìn)行定量分析，從而確定合適的PLC和對應(yīng)的其他結(jié)構(gòu)。脈沖頻率的大小能夠決定PLC進(jìn)行輸出的過程中所需的頻率，而PLC的位寬取決于脈沖的數(shù)目。脈沖當(dāng)量等于步進(jìn)電機(jī)步距角與螺距之積除以360再除以傳動(dòng)速比;脈沖頻率上限等于運(yùn)動(dòng)的速度與步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)之積除以脈沖當(dāng)量;脈沖數(shù)目的最大值等于運(yùn)動(dòng)的路程與步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)之積除以脈沖當(dāng)量。

要實(shí)現(xiàn)PLC對于步進(jìn)電機(jī)的控制，第一步就需要構(gòu)建坐標(biāo)系，可設(shè)置成相對坐標(biāo)系或者絕對坐標(biāo)系。在DM6629字中完成構(gòu)建，00、01、02與03位與脈沖輸出0對應(yīng)，04、05、06與07位和脈沖輸出1對應(yīng)。如果設(shè)成0，則屬于相對坐標(biāo)系;如果設(shè)成1時(shí)，則是另一種坐標(biāo)系。

本設(shè)計(jì)中還通過PLC借助步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器掌控步進(jìn)電機(jī)的工作，這樣實(shí)現(xiàn)了PLC在步進(jìn)電動(dòng)控制中的運(yùn)用,比較普遍。因此,在對單雙軸運(yùn)動(dòng)的監(jiān)控過程中,在監(jiān)控平臺(tái)上設(shè)置了移動(dòng)間距、速率和方位等技術(shù)參數(shù)。PLC在讀出上述設(shè)定值后,再經(jīng)過運(yùn)算產(chǎn)生距離控制脈沖信號(hào)、方位等信息,并調(diào)節(jié)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)了對間距、速度、方位控制的目的。并經(jīng)過實(shí)測,證明了控制系統(tǒng)工作結(jié)果的具有可靠性、可行性、以及效果。

第二章運(yùn)動(dòng)小車裝置簡介

裝置見圖6-14，它屬于科萊德KLDYD型,其組成部分包括絲杠、光柵尺、運(yùn)動(dòng)托盤與步進(jìn)電機(jī)以及若干位移測量傳感器等等。其中運(yùn)動(dòng)托盤是步進(jìn)電機(jī)借助絲杠驅(qū)動(dòng)的。傳感器能夠捕捉到運(yùn)動(dòng)托盤移動(dòng)至特定的位置時(shí)引發(fā)的開關(guān)測量信號(hào)。光柵尺的功能是精確測出運(yùn)動(dòng)托盤移動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)。此外,為了實(shí)現(xiàn)對于系統(tǒng)的全面掌控,還必須借助到晶體管輸出式的S7-200PLC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等等。第三章運(yùn)動(dòng)控制與步

進(jìn)電動(dòng)機(jī)

3.1運(yùn)動(dòng)控制

(1)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)簡介。 運(yùn)動(dòng)控制器是一種涉及如何對運(yùn)動(dòng)物體位移和轉(zhuǎn)速實(shí)施精確控制的關(guān)鍵技術(shù),經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)控制器一般由以下三個(gè)部分組成:運(yùn)動(dòng)控制器部分、驅(qū)動(dòng)部分和機(jī)構(gòu)部分。其中,運(yùn)動(dòng)過程的機(jī)構(gòu)元件一般是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電機(jī)。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一類可以把電脈沖變換為角位移的機(jī)械機(jī)構(gòu),其好處是不會(huì)積累誤差,所以普遍用作各類開環(huán)控制系統(tǒng)。如果步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接受到了某個(gè)脈動(dòng)信息,它就將促使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按照按規(guī)定的方位轉(zhuǎn)向某個(gè)恒定的角度,它的運(yùn)轉(zhuǎn)是以恒定步長進(jìn)行的。能夠根據(jù)控制脈動(dòng)數(shù)量來調(diào)節(jié)角位移率,進(jìn)而到達(dá)精確定位的目的;同樣也能夠根據(jù)調(diào)節(jié)脈沖頻率來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的快慢和加轉(zhuǎn)速,進(jìn)而到達(dá)調(diào)速的目的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)通常需要有一個(gè)電子設(shè)備加以控制驅(qū)動(dòng),而這個(gè)設(shè)備便是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器,就是將控制器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào),加以放大后而驅(qū)使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作速率和脈種信息的頻數(shù)成正比,調(diào)節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脈沖信號(hào)的頻數(shù),就能夠?qū)﹄姍C(jī)速度準(zhǔn)確調(diào)快;根據(jù)調(diào)節(jié)步進(jìn)脈沖的總量,還能夠?qū)﹄娖骺蛻舳ㄎ弧Ｒ虼?經(jīng)典的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大致上由以下三個(gè)模塊組成:①控制設(shè)備:包括單片機(jī)或者PLC;②驅(qū)動(dòng)器方式:將控制設(shè)備產(chǎn)生的脈動(dòng)進(jìn)行釋放,并驅(qū)使步進(jìn)電動(dòng)機(jī);③步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 (2)常用術(shù)語。

1）步進(jìn)角:輸入1個(gè)電脈沖信號(hào)對應(yīng)于轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的角。它的值會(huì)關(guān)系到電機(jī)的工作的可靠性。

2）整步:這是最主要的傳動(dòng)機(jī)制之一，一個(gè)脈沖可以讓電機(jī)運(yùn)動(dòng)過一個(gè)步矩角的角度。舉例說明:標(biāo)準(zhǔn)兩相電機(jī)的一周包括兩百個(gè)基本步矩角，那么，在這種傳動(dòng)機(jī)制下，一個(gè)脈沖讓電機(jī)掃過1.

8度的角度。3)半步:這種傳動(dòng)機(jī)制可以在單相激磁的過程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸停留于整步位置，當(dāng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備接收下一個(gè)脈沖以后，如果對另一相激磁同時(shí)讓原相持續(xù)處于激磁形態(tài)，那么電機(jī)的轉(zhuǎn)軸就會(huì)掃過步矩角的一半，運(yùn)動(dòng)到2個(gè)相鄰的整步位置的中間位置。這樣就能夠讓雙相線圈先單相再雙相激磁，讓電機(jī)在一個(gè)脈沖對應(yīng)于半個(gè)基本步矩角的機(jī)制下工作。

4)細(xì)分:這種傳動(dòng)機(jī)制的含義是設(shè)備工作時(shí)的真正的步矩角為基本步矩角的若干分之一。舉例說明：驅(qū)動(dòng)器在十細(xì)分的機(jī)制下運(yùn)行時(shí)，步矩角只有設(shè)備本來的步矩角的十分之一，這意味著如果設(shè)備在整步機(jī)制下工作的過程中，只要控制設(shè)備發(fā)出一個(gè)脈沖，

設(shè)備就掃過1.8度，但如果細(xì)分司動(dòng)器在十細(xì)分的機(jī)制下運(yùn)行，設(shè)備就只掃過0.18度。細(xì)分的機(jī)制來源于驅(qū)動(dòng)設(shè)備根據(jù)精度控制電動(dòng)機(jī)的相電流，和電機(jī)本身并沒有關(guān)聯(lián)。

5)保持轉(zhuǎn)矩:指在步進(jìn)電機(jī)接通電源但未啟動(dòng)的狀態(tài)下，定子鎖定轉(zhuǎn)子的力矩。這是步進(jìn)電機(jī)最基本的一個(gè)指標(biāo)，一般情況下，電機(jī)在慢速運(yùn)行的過程中，力矩逐漸靠近后維持在轉(zhuǎn)矩，因?yàn)殡姍C(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和速度成負(fù)相關(guān)的關(guān)系，同時(shí)輸出功率也會(huì)受到速度改變的影響，因此維持力矩是步進(jìn)電機(jī)的最關(guān)鍵的一個(gè)指標(biāo)。

舉例說明:

通常我們所說的兩牛米的步進(jìn)電機(jī)，就是在無特殊原因的前提下能夠把轉(zhuǎn)矩維持在兩牛米的電機(jī)。

6)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩：指當(dāng)步進(jìn)電機(jī)未通電時(shí)，定子鎖定轉(zhuǎn)子的力矩。在中國無統(tǒng)一的翻譯機(jī)制，因此很可能出現(xiàn)誤解。

7)啟動(dòng)矩頻特性:在驅(qū)動(dòng)已經(jīng)確定下來，同時(shí)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量固定時(shí)，啟動(dòng)頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的聯(lián)系，也叫做牽入特性。8)運(yùn)行距頻特性:當(dāng)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量固定時(shí)，工作頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的聯(lián)系，也叫做牽出特性。9)空載啟動(dòng)頻率:指步進(jìn)電機(jī)可以保障無失步情況出現(xiàn)的脈沖頻率的最大值。

10)靜態(tài)相電流:電機(jī)保持靜止時(shí)一相繞組可以允許的電流的最大值，也就是額定電流。

3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

(1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選型。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇原則主要包括:1)首先為驅(qū)動(dòng)器所對應(yīng)最大電流強(qiáng)度。在分析驅(qū)動(dòng)能力時(shí)，可采用額定電流的值來進(jìn)行衡量,它也是選用驅(qū)動(dòng)的最主要技術(shù)指標(biāo)之一。通常驅(qū)動(dòng)的額定容量要略大于同步機(jī)電動(dòng)機(jī)的額定電流,驅(qū)動(dòng)最大電流-.般有20、35、60和80A。2)其次則是驅(qū)動(dòng)器所對應(yīng)的供電電壓最高值。在對驅(qū)動(dòng)最高升速的工作能力進(jìn)行分析評價(jià)時(shí)，可以采用供電電壓來作為主要指標(biāo),一般情況下，其范圍包括了下述：220V(交流)、110V(交流)、80V(直流)、60V(直流)、40V(直流)以及24V(直流)。3)此外還有驅(qū)動(dòng)器種類。在進(jìn)行準(zhǔn)確度監(jiān)控方面，常常采用細(xì)化面積作為其所需指標(biāo),主要是由于該指標(biāo)增加可使準(zhǔn)確度得以增大。在步進(jìn)電機(jī)當(dāng)中，通常會(huì)存在著較為明顯的高低頻振動(dòng)的相關(guān)特征,如果驅(qū)動(dòng)電機(jī)需工作于高低頻的共振區(qū)當(dāng)中,則可以采用分類驅(qū)動(dòng)的模式。此外,對比于不分類的情況，分類的輸出扭矩將會(huì)得以提高。

(2)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。本例中使用的二相混合步進(jìn)電機(jī)所采用的是細(xì)分驅(qū)動(dòng)的YKA2404MC型號(hào)驅(qū)動(dòng)器,具體見本文的圖6-15。主要特性包括:1)低噪聲、平順性極佳。2)效率高、低售價(jià)。3)采用八分之十二擋等角度的恒力矩細(xì)分,最大二百細(xì)分,使轉(zhuǎn)速更加均勻,分辨率提高。4)所用的控制電路較為特殊,從而實(shí)現(xiàn)了良好的降噪效果,促進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)過程平穩(wěn)性的提升。5)具有200kpps的反應(yīng)頻率最高值。6)如果步進(jìn)脈沖超過100ms,則線圈當(dāng)中的電壓值會(huì)減小0.5,從而能夠避免出現(xiàn)發(fā)電機(jī)過度過熱的問題。7)采用的是雙極恒流斬波的工作模式,由此可進(jìn)行更大的功率及轉(zhuǎn)動(dòng)速度的輸出。8)采用先進(jìn)的人/機(jī)輸出方式。9)其驅(qū)動(dòng)電流具體為0.1安~4.0安/相,而且是可調(diào)的，具有高度的連續(xù)性。10)對不超過4.0安培的相電流二相電機(jī)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)?！衿渌玫氖菃坞娸斎氲姆绞?而且電流是從直流12伏到40伏的范圍。●可有效地進(jìn)行出錯(cuò)保護(hù),此外還具有電壓過低、過電流和過熱等多種保護(hù)功能。YKA2404MC是等角度的恒動(dòng)力細(xì)分式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器,其所用的是DC12伏倒40伏范圍的驅(qū)動(dòng)電流強(qiáng)度,而且采用的是單電源的形式來進(jìn)行供電。其適配電流輸出低于4.0安培,而且外徑為62毫米，其長度則是86毫米，屬于非常典型的二相混合步進(jìn)電機(jī)。由于所用的是雙極恒流斬波工作模式,從而能夠有效地進(jìn)行降噪,電動(dòng)機(jī)工作時(shí)更為穩(wěn)定;電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)電源電壓的增加,使電動(dòng)機(jī)的高速工作特性和電器控制驅(qū)動(dòng)力量大大增強(qiáng);如果步進(jìn)脈沖停止超過了100毫秒,則線圈中的電流強(qiáng)度將會(huì)自動(dòng)地降低0.5,使電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的過熱工作電流可降低約百分之五十,也使電動(dòng)機(jī)的高溫過熱工作電流所降低。當(dāng)脈沖頻率的值比較低時(shí)，可選擇低速度運(yùn)動(dòng)高細(xì)分的相關(guān)技術(shù),從而進(jìn)一步提高電機(jī)運(yùn)行過程的精度水平,最高達(dá)到了二百細(xì)分,同時(shí)抖動(dòng)降低,噪聲也減小。(3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的端子與接線。其接線端子與指示燈等的情況詳見本文的圖6-16。而在圖6-17中則給出了驅(qū)動(dòng)器的具體接線情況。若在+以及Pu等兩個(gè)端子上添加了5伏大小的直流電源脈沖，那么通過其中的控制部分所輸送出來的脈沖信號(hào)降會(huì)被傳輸至驅(qū)動(dòng)器當(dāng)中，后者則可基于脈沖所對應(yīng)頻率值來進(jìn)行電機(jī)速度的準(zhǔn)確控制。此外，+與DR端的作用則是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)方向的具體控制,如果在前面所示的兩個(gè)端子上沒有5伏大小的直流電壓被施加,那么電動(dòng)機(jī)將會(huì)發(fā)生正向轉(zhuǎn)動(dòng);若上述兩個(gè)端子之上已經(jīng)有該電壓施加,那么將進(jìn)行反向轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，可通過MF進(jìn)行電機(jī)制動(dòng)的控制。在本文的表6-4中詳細(xì)列出了各個(gè)端子的詳細(xì)說明。端子說明標(biāo)記符號(hào)功能注釋+輸入信號(hào)光電隔離正端接+5V供電電源+5-+24V都可以驅(qū)動(dòng),超過+5V則需接限流電阻PUD2=OFF時(shí)為步進(jìn)脈沖信號(hào)下沿才生效,當(dāng)脈部由高變低時(shí)電動(dòng)機(jī)走步。輸入電阻220Ω。特點(diǎn):低電平有效0-0.5V,高電平4-5V,最大脈沖寬度>2.5μsD2=ON時(shí)為正向步進(jìn)脈沖信號(hào)+輸入信號(hào)光電隔離正端接+5V供電電源，+5-+24V均可驅(qū)動(dòng)，高于+5V需接限流電阻DRD2=OFF時(shí)為方向控制信號(hào)用來調(diào)整發(fā)電機(jī)走向,信號(hào)輸入電阻大小為220Ω,要求為:低電平有效電流0-0.5V,高電平4-5V,最大脈沖寬度>2.5μsD2=ON時(shí)為反向步進(jìn)脈沖信號(hào)+輸入訊號(hào)光電隔離正端接+5V供電電源,+5-+24V都可驅(qū)動(dòng),若超過+5V則需接限流電阻MF電動(dòng)機(jī)釋放信號(hào)有效(低電平值)時(shí)切斷了電動(dòng)機(jī)定子線圈電流,驅(qū)動(dòng)終止工作,但電動(dòng)機(jī)仍保持自由狀態(tài)+V電源正極DC12-40V-V電源負(fù)極AC,BC電動(dòng)機(jī)接線+A,-A+B,-B(4)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分設(shè)定。

在該驅(qū)動(dòng)器上的看細(xì)分開關(guān)共計(jì)六個(gè)。如圖6-18所示在本文的表6-5之后詳細(xì)展示了該驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分設(shè)定情況。

(5)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器使用注意事項(xiàng)。

在使用該驅(qū)動(dòng)器的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對下述問題予以重視:1)應(yīng)當(dāng)避免和電源發(fā)生反接,此外，其中的輸入電流值應(yīng)當(dāng)小于或是等于直流40伏。2)發(fā)輸人的控制信號(hào)電平為5V,但當(dāng)超出5V時(shí)必須連接限流電阻。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分設(shè)定細(xì)分?jǐn)?shù)124581020254050100200200200200200D6ONOFFOFFOFFONOFFONOFFONONONOFFONOFFONOFFD5ONONOFFOFFONONOFFOFFONOFFOFFOFFONONOFFOFFD4ONONONONOFFOFFOFFOFFONOFFONONOFFOFFOFFOFFD3ONONONONONONONONOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFD2DR和PU二者分別對應(yīng)于反向與正向的步進(jìn)脈沖信號(hào)；此外，ON則對應(yīng)于雙脈沖信號(hào)。DR對應(yīng)于方向控制信息，PU對應(yīng)于脈沖信號(hào),而OFF則對應(yīng)于單脈沖信號(hào)。D1無效3)由于此型驅(qū)動(dòng)運(yùn)用了特別的限制集成電路,因此必須選用六出線或八出線的步進(jìn)電器。4)當(dāng)驅(qū)動(dòng)溫度達(dá)到70℃時(shí)會(huì)終止工作,出現(xiàn)故障后零.H指令燈閃爍,直到驅(qū)動(dòng)溫度低于50℃,驅(qū)動(dòng)器示自動(dòng)恢復(fù)正常工作。若發(fā)現(xiàn)過熱保護(hù)請馬上安裝冷卻散熱器。5)過電流(電流太大或電壓值過小)時(shí)故障說明燈O.C燈亮,請檢查一下發(fā)電機(jī)接地及任何短路故障或有無電壓過低,若是發(fā)電機(jī)接地及任何短路故障,清除后必須再次上電修復(fù)。6)驅(qū)動(dòng)接通時(shí)綠色說明燈PWR亮。7)過零點(diǎn)時(shí),TM說明燈在脈沖進(jìn)入時(shí)會(huì)點(diǎn)亮。第四章光柵尺

目前，主要采用光柵尺來進(jìn)行位置的準(zhǔn)確測量,此處將會(huì)討論KA-300型光柵尺的應(yīng)用。其以脈沖信號(hào)來作為所需輸出信息，而且通過PLC來進(jìn)行高速計(jì)算，由此即可進(jìn)行移動(dòng)方式的測量工作。其信號(hào)端子圖詳見下面的圖6-19,而在表6-6則列出了不同的芯所具有的主要功能。KA-300光柵尺各芯TTL信號(hào)端子的作用腳位1234567信號(hào)0V空AB+5VZ地線(1)在物理的方位之上，它有三相脈沖信號(hào)輸出點(diǎn),其中鄰近的兩個(gè)點(diǎn)之間的距離均為50毫米,如果Z相降1個(gè)脈種發(fā)送出來,則A或者是B相將有2500個(gè)脈沖形成。所以，我們可通過上述兩個(gè)間所存在的滯后以及超前現(xiàn)象來對物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向的準(zhǔn)確分析判斷。我們可以通過PLC來計(jì)算分析上述二個(gè)相的脈沖,由此將可準(zhǔn)確地獲取所需研究的物體具體方位。在本文的圖6-20中詳細(xì)地展示了A與B相所對應(yīng)的正交脈沖，此外還給出了Z相位所具體對應(yīng)的脈沖波形情況。此時(shí),A比B相位更加的超前。（2）在下面的圖6-21中詳細(xì)展示了PLC和光柵尺之間的連接情況。其中綠線與藍(lán)線分別進(jìn)行a脈和B相脈沖信號(hào)的輸出；此外白線及黃線則分別對應(yīng)于三相輸出脈沖公共端以及z相的脈沖信號(hào)；紅線與黑線和直流5伏工作電源相連。因?yàn)樵谠摴鈻懦弋?dāng)中，進(jìn)行的是5伏大小的脈沖信號(hào)的輸出，而且該信號(hào)會(huì)被轉(zhuǎn)換為一個(gè)相應(yīng)的24伏大小的脈沖信號(hào)，再傳輸至PLC輸入點(diǎn)之上。在本文的圖6-21當(dāng)中，若二個(gè)相各自的脈沖輸出點(diǎn)相互間物理距離的值是50毫米，我們便可利用相關(guān)的程序來進(jìn)行A相和B相位移量參數(shù)的分析計(jì)算。（3）所采用的調(diào)試方法具體為：通過PLC來將高速脈沖發(fā)送出去，由此驅(qū)動(dòng)小車使之得以運(yùn)行，而且通過HSCO高速計(jì)數(shù)器來進(jìn)行A相和B相正交脈沖的準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，而且以Z脈沖來用作復(fù)位信號(hào)，對中斷事件28進(jìn)行調(diào)用，且利用中斷程序來向AC0傳送HCO，而且前者的相關(guān)數(shù)據(jù)也就是小車運(yùn)行了共計(jì)50毫米之后的A與B。利用這些數(shù)據(jù)，我們將可計(jì)算相位A和B的每個(gè)輸出脈沖對應(yīng)的位移。設(shè)置從Q0.0輸出脈沖PTO功能與周期值，并啟動(dòng)輸出高脈沖

停止從Q0.0輸出高速脈沖初始化高速計(jì)時(shí)器HSC0啟動(dòng)時(shí)間為28的中斷第五章基于PLC與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的小車自動(dòng)往返控制編程

5.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)

通過S7-200PLC來對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，使之得以實(shí)現(xiàn)顛倒方位以及正轉(zhuǎn)等。設(shè)定其D為OFF，也就是采用PU來作為所需的步進(jìn)脈沖信號(hào),此外，DR則是相關(guān)的方位調(diào)節(jié)信息。根據(jù)本文的圖6-23可知,可以利用Q0.0來進(jìn)行高速脈沖的傳遞，使之達(dá)到PU端之上,由Q0.1調(diào)節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。并相應(yīng)于車輛的正常運(yùn)行狀態(tài),其輸出點(diǎn)分配方式以下:(1)正轉(zhuǎn)啟動(dòng):I0.0。(2)反轉(zhuǎn)啟動(dòng):I0.1。(3)向左運(yùn)動(dòng):Q0.0發(fā)脈沖,Q0.1為OFF。(4)向右運(yùn)行:Q0.0發(fā)脈沖,Q0.1為ON。(5)停止運(yùn)動(dòng):Q0.0停止并發(fā)出脈沖,Q0.1為OFF。

I/O接線圖如圖6-

23所示?？刂瞥绦蛉鐖D6-

24所示。I/O分配六、通過PLC與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的位置閉環(huán)控制編程

在通過光柵尺來測量小車位置之后,則可將定位閉環(huán)控制體系建立起來,可實(shí)現(xiàn)較高的控制精度

1.

程序要求

可通過Q0.0技術(shù)來將高速脈沖電路串發(fā)送倒步進(jìn)電機(jī)之中,而且通過其驅(qū)動(dòng)器來使電機(jī)被驅(qū)動(dòng)，從而使車輛得以順利地行駛。在車輛運(yùn)動(dòng)軌道上,設(shè)置有定位監(jiān)測用的DA-300光柵尺,在運(yùn)動(dòng)軌道上還設(shè)置有左、右行限位控制開關(guān)和原定位控制開關(guān),由原點(diǎn)至右行程限位控制開關(guān)間距應(yīng)該等于光柵尺的檢測間距。程序完成了如下控制功用:(1)按下回原位按鍵,車輛行駛至原位后停車,此時(shí)車輛所處的定位坐標(biāo)系為零?？刂葡到y(tǒng)起動(dòng)行駛時(shí),首先需要找一個(gè)原始地點(diǎn)定位。(2)如果有右限位或者是左限位的控制電門動(dòng)作,則車輛需馬上停止運(yùn)動(dòng)。(3)確定A地點(diǎn)的相應(yīng)定位坐標(biāo)值。按下起動(dòng)按鍵,則車輛自動(dòng)行駛到A點(diǎn)后立刻停車約5s,再自行返回到原點(diǎn)地方為止。在行駛過程中如果按停下鍵鈕則車輛立刻停下,整個(gè)行駛過程基本完成。(4)用光柵尺來測量小車位移。(5)此處我們可以設(shè)行駛軌道的有效值是200毫米,而且原點(diǎn)所對應(yīng)的具體坐標(biāo)就是零點(diǎn),詳見本文的圖6-26。（2）I/O分配與接地圖如圖6-27所示。Q0.0以輸出的高速脈沖控制車輛行駛速度,而Q0.1操控臥車輛的行駛方向。Q0.1為OFF時(shí)小車向左行駛,而Q0.1為ON時(shí)小車輛向右行駛。（3）用A、B相正交高速度計(jì)時(shí)器,對光柵尺的A.B相位產(chǎn)生脈動(dòng)信息,開始高速度計(jì)算。對高速度計(jì)算選定四X的計(jì)算速度。則高速度計(jì)時(shí)器從零計(jì)算到10000個(gè)脈沖,相應(yīng)的點(diǎn)位移變化是50m所以Imm則相應(yīng)的點(diǎn)脈沖數(shù)變化是二百個(gè)。如果預(yù)設(shè)A地點(diǎn)的座標(biāo)值是60mm,則相應(yīng)的高速度計(jì)時(shí)器的當(dāng)前值為12000。如果預(yù)設(shè)A點(diǎn)位移則使用控制元件VDO確定,數(shù)值范圍是0~200m。按下啟動(dòng)按鍵,對比小車的當(dāng)前所在地點(diǎn)與A點(diǎn)定位坐標(biāo)系,如果小車的當(dāng)前所在地點(diǎn)超過了A點(diǎn)定位坐標(biāo)系,可限制小車?yán)^續(xù)向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)行駛至二位裝置值相同時(shí)會(huì)形成一個(gè)中斷,使車輛馬上停下。若小車的當(dāng)前所在位置低于A點(diǎn)定位坐標(biāo)系,則控制車輛繼續(xù)向左行駛,當(dāng)運(yùn)行至二定位值相同時(shí)會(huì)形成一次剎車動(dòng)作,使車輛迅速停下。若車輛的當(dāng)前定位地點(diǎn)與A點(diǎn)定位一致,則在按下啟動(dòng)按鍵后,車輛靜止5s后退回原位。PLC控制程序如圖6-28所示。高速計(jì)數(shù)器初始化回原點(diǎn)程序，控制小車向右運(yùn)行，當(dāng)小車碰到到原點(diǎn)檢測開關(guān)就停止當(dāng)小車碰到原點(diǎn)檢測開關(guān)就停止，當(dāng)執(zhí)行中斷停止時(shí)M1.0位置，小車回到原點(diǎn)時(shí)原位設(shè)A點(diǎn)位置坐標(biāo)為100MM把A點(diǎn)坐標(biāo)換算成脈沖數(shù)小車位置閉環(huán)的PLC控制程序（一） 按下啟動(dòng)按鈕，小車運(yùn)行到A點(diǎn)，并當(dāng)小車當(dāng)前位置重合時(shí)調(diào)用中斷判斷小車向右運(yùn)行判斷下車向左運(yùn)行或停止中斷停止后開始計(jì)時(shí)5S計(jì)時(shí)五秒后小車返回原點(diǎn)

按下停止按鈕，或小車碰到左右限位開關(guān)，則小車停止小車位置閉環(huán)的PLC控制程序（二）（a）主程序定義輸出脈沖停止輸出脈沖中斷小車位置閉環(huán)的PLC的控制程序（三）（b）子程序1；（c）子程序2（d）中斷程序總結(jié)PLC是運(yùn)動(dòng)控制這方面的最佳執(zhí)行元件之一。我通過PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這樣使得PLC在步進(jìn)電機(jī)領(lǐng)域的擴(kuò)展越來越豐富。比如在運(yùn)動(dòng)控制器的控制流程里面,在