運(yùn)動(dòng)控制與伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用 課件-第3章 S7-200 PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制

運(yùn)動(dòng)控制與伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用

中國智能制造挑戰(zhàn)賽運(yùn)動(dòng)控制與伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用

第1章運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

第2章機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法

第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制

第4章SINAMICST-CPU與S120的運(yùn)動(dòng)控制

第5章運(yùn)動(dòng)控制綜合實(shí)訓(xùn)2第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.1運(yùn)動(dòng)控制器與驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)控制器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，可以是專用控制器，但一般都是采用具有通信能力的智能裝置，如工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）或可編程邏輯控制器（PLC）等。PLC運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用PLC作為運(yùn)動(dòng)控制器，驅(qū)動(dòng)器為變頻器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等。3第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.2西門子S7-200PLC運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置4第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制

3.2西門子S7-200PLC運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置5第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.3案例1：自動(dòng)輸送分揀線3.3.1西門子MM420變頻器1）MM420變頻器的電氣連接2）MM420變頻器復(fù)位的方式（1）設(shè)定P0010=30(出廠設(shè)置)（2）設(shè)定P0970=1，所有參數(shù)自動(dòng)復(fù)位成缺省設(shè)置，約需要60秒。6功率接線端子控制端子第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3）MM420變頻器的控制方式（1）BOP控制

a.參數(shù)P1000=1，輸出頻率由BOP的按鈕設(shè)定;

b.手動(dòng)操作基本操作面板BOP控制變頻器，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止、換向、調(diào)速等功能。（2）外部開關(guān)和電位器控制

a.參數(shù)P1000=2，輸出頻率由端子3、4之間輸入的模擬電壓（0-10V）設(shè)定;

b.通過外部的開關(guān)連接變頻器的數(shù)字輸入端子DIN1、DIN2，輸入控制命令；

c.通過外部電位器（可調(diào)電阻）連接變頻器的模擬輸入端子AIN+、AIN-，輸入頻率設(shè)定值。（3）外部開關(guān)實(shí)現(xiàn)多段速控制

a.參數(shù)P1000=3，輸出頻率由固定頻率設(shè)定。

b.通過外部的開關(guān)連接變頻器的數(shù)字輸入端子DIN1、DIN2、DIN3；

c.通過外部開關(guān)的組合通斷輸入端子的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)速度的有機(jī)調(diào)速。7第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制4）MM420變頻器參數(shù)快速設(shè)置流程圖

8第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制5）BOP方式控制電機(jī)運(yùn)行的操作方法a、按下綠色啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)并保持停止?fàn)顟B(tài)。b、按下“數(shù)值增加”按鈕提高頻率，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，其速度逐漸增加到50Hz。c、當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到50Hz時(shí)，按下“數(shù)值減小”按鈕，電動(dòng)機(jī)的速度及其顯示值逐漸下降。d、按下“方向按鈕”，可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。e、按下紅色按鈕，電動(dòng)機(jī)停車。注：如需要按下變頻器啟動(dòng)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)就以某速度運(yùn)行，可以在以上設(shè)置的基礎(chǔ)上，設(shè)定P1040=設(shè)定值（頻率），具體操作步驟為：a、設(shè)定P0003=2（因?yàn)镻1040參數(shù)的訪問級(jí)是2級(jí)）b、設(shè)定P1040=20（MOP的設(shè)定頻率值20Hz）9第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制6）外部開關(guān)和電位器控制方式的參數(shù)設(shè)置10第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制7）外部開關(guān)多段速控制---設(shè)置數(shù)字輸入端子11第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制8）外部開關(guān)多段速控制---設(shè)置固定頻率12第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制例3-1：直接選擇方式要求利用3個(gè)開關(guān)控制一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)以35Hz頻率運(yùn)行，同時(shí)要求具有啟停、反向功能。13設(shè)置順序參數(shù)代號(hào)設(shè)置值說明1P001030調(diào)出出廠設(shè)置參數(shù)2P09701恢復(fù)出廠值3P00032參數(shù)訪問級(jí)4P00101快速調(diào)試5P01000選擇Kw單位，工頻50Hz6P0304380電動(dòng)機(jī)的額定電壓V7P03050.13電動(dòng)機(jī)的額定電流A8P03070.01電動(dòng)機(jī)的額定功率Kw9P031050電動(dòng)機(jī)的額定頻率Hz10P03111250電動(dòng)機(jī)的額定速度RPM11P07002選擇命令源（外部端子控制）12P07011數(shù)字端子1的功能（正向開關(guān)）13P070212數(shù)字端子2的功能（反向）14P070315數(shù)字端子3的功能（直接選擇）15P10003選擇頻率設(shè)定值（固定頻率）16P100335設(shè)定固定頻率3的數(shù)值（35Hz）17P10800電動(dòng)機(jī)最小頻率Hz18P108250電動(dòng)機(jī)最大頻率Hz19P11202斜坡上升時(shí)間s20P11212斜坡下降時(shí)間s21P39001結(jié)束快速調(diào)試第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制例3-2：直接選擇+ON方式要求利用3個(gè)開關(guān)控制一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)分3段速運(yùn)行，同時(shí)要求具有反向功能，試著設(shè)置合適的參數(shù)值。14設(shè)置順序參數(shù)代號(hào)設(shè)置值說明1P001030調(diào)出出廠設(shè)置參數(shù)2P09701恢復(fù)出廠值3P00032參數(shù)訪問級(jí)4P00101快速調(diào)試5P01000選擇Kw單位，工頻50Hz6P0304380電動(dòng)機(jī)的額定電壓V7P03050.13電動(dòng)機(jī)的額定電流A8P03070.01電動(dòng)機(jī)的額定功率Kw9P031050電動(dòng)機(jī)的額定頻率Hz10P03111250電動(dòng)機(jī)的額定速度RPM11P07002選擇命令源（外部端子控制）12P070116數(shù)字端子1的功能（直接選擇+ON）13P070212數(shù)字端子2的功能（反向）14P070316數(shù)字端子3的功能（直接選擇+ON）15P10003選擇頻率設(shè)定值（固定頻率）16P100110設(shè)定固定頻率1的數(shù)值（10Hz）17P100330設(shè)定固定頻率3的數(shù)值（30Hz）18P10800電動(dòng)機(jī)最小頻率Hz19P108250電動(dòng)機(jī)最大頻率Hz20P11202斜坡上升時(shí)間s21P11212斜坡下降時(shí)間s22P39001結(jié)束快速調(diào)試第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制例3-3：BCD碼選擇+ON方式要求利用3個(gè)開關(guān)控制一臺(tái)三相交流異步電動(dòng)機(jī)分7段速運(yùn)行，同時(shí)要求具有反向功能，試著設(shè)置合適的參數(shù)值。15設(shè)置順序參數(shù)代號(hào)設(shè)置值說明1P001030調(diào)出出廠設(shè)置參數(shù)2P09701恢復(fù)出廠值3P00032參數(shù)訪問級(jí)4P00101快速調(diào)試5P01000選擇Kw單位，工頻50Hz6P0304380電動(dòng)機(jī)的額定電壓V7P03050.13電動(dòng)機(jī)的額定電流A8P03070.01電動(dòng)機(jī)的額定功率Kw9P031050電動(dòng)機(jī)的額定頻率Hz10P03111250電動(dòng)機(jī)的額定速度RPM11P07002選擇命令源（外部端子控制）12P070117數(shù)字端子1的功能（BCD選擇+ON）13P070217數(shù)字端子2的功能（BCD選擇+ON）14P070317數(shù)字端子3的功能（BCD選擇+ON）15P070412AIN+端子的功能（反轉(zhuǎn)）16P10003選擇頻率設(shè)定值（固定頻率）17P100110設(shè)定固定頻率1的數(shù)值（10Hz）18P100215設(shè)定固定頻率2的數(shù)值（15Hz）19P100320設(shè)定固定頻率3的數(shù)值（20Hz）20P100425設(shè)定固定頻率4的數(shù)值（25Hz）21P100530設(shè)定固定頻率5的數(shù)值（30Hz）22P100635設(shè)定固定頻率6的數(shù)值（35Hz）23P100740設(shè)定固定頻率7的數(shù)值（40Hz）24P10800電動(dòng)機(jī)最小頻率Hz25P108250電動(dòng)機(jī)最大頻率Hz26P11202斜坡上升時(shí)間s27P11212斜坡下降時(shí)間s28P39001結(jié)束快速調(diào)試第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.3.2案例1總體說明1.任務(wù)要求為某企業(yè)設(shè)計(jì)一條工件自動(dòng)傳送、分揀系統(tǒng)，用來運(yùn)送金屬工件和橡膠工件，并能夠自動(dòng)將兩種工件分揀到不同的物料存儲(chǔ)區(qū)域。根據(jù)客戶給出的技術(shù)要求，綜合考慮生產(chǎn)工藝、經(jīng)濟(jì)成本、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制方式、環(huán)保水平等條件，設(shè)計(jì)出安全可靠、性價(jià)比好、易用性高的系統(tǒng)方案，并給出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙和控制程序。2.技術(shù)要求（1）工件材質(zhì)：鋁、橡膠；（2）工件外形尺寸：圓柱體，直徑300mm，高200mm；（3）上料方式：手動(dòng)上料，無需設(shè)計(jì)；（4）傳送方式：上料后自動(dòng)開始高速傳送，在工件到達(dá)分揀工位之前自動(dòng)轉(zhuǎn)為低速傳送，分揀完成后自動(dòng)停止；（5）分揀方式：鋁質(zhì)工件存放至系統(tǒng)前置料倉，橡膠工件存放至系統(tǒng)后置料倉；（6）控制系統(tǒng)：采用PLC作為下位機(jī)，安裝組態(tài)軟件的工控機(jī)作為上位機(jī)；（7）控制模式：全自動(dòng)啟?？刂疲蛏衔粰C(jī)遠(yuǎn)程控制；16第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.案例1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本案例基于PLC、變頻器、交流減速電機(jī)來實(shí)現(xiàn)輸送帶的傳輸控制，達(dá)到輸送帶啟停、調(diào)速的功能，完成自動(dòng)分揀橡膠工件/鋁工件的目的。17第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制4.案例1的變頻器參數(shù)18設(shè)置順序參數(shù)代號(hào)設(shè)置值說明1P001030調(diào)出出廠設(shè)置參數(shù)2P09701恢復(fù)出廠值3P00032參數(shù)訪問級(jí)4P00101快速調(diào)試5P01000選擇Kw單位，工頻50Hz6P0304380電動(dòng)機(jī)的額定電壓V7P03050.13電動(dòng)機(jī)的額定電流A8P03070.01電動(dòng)機(jī)的額定功率Kw9P031050電動(dòng)機(jī)的額定頻率Hz10P03111250電動(dòng)機(jī)的額定速度RPM11P07002選擇命令源（外部端子控制）12P070116數(shù)字端子1的功能（直接選擇+ON）13P070216數(shù)字端子1的功能（直接選擇+ON）14P070312數(shù)字端子2的功能（反向）15P10003選擇頻率設(shè)定值（固定頻率）16P100110設(shè)定固定頻率1的數(shù)值（10Hz）17P100240設(shè)定固定頻率2的數(shù)值（40Hz）18P10800電動(dòng)機(jī)最小頻率Hz19P108250電動(dòng)機(jī)最大頻率Hz20P11202斜坡上升時(shí)間s21P11212斜坡下降時(shí)間s22P39001結(jié)束快速調(diào)試第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.4案例2：直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)3.4.1步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制1.步進(jìn)電機(jī)：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）。2.永磁式步進(jìn)電機(jī)：一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步距角一般為7.5度或15度。

3.反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步距角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。

4.混合式步進(jìn)電機(jī)：混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相、三相和五相：兩相步距角為1.8度，而五相步距角為0.72度，三相步進(jìn)電機(jī)步矩角為1.2度。19第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制PLC與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的連接

20第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制S7-200PLC-步進(jìn)電機(jī)電氣連接

21第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.4.2案例2總體說明1.任務(wù)要求為某企業(yè)設(shè)計(jì)一條工件自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)，用來在不同直線工位件運(yùn)送工件。根據(jù)客戶給出的技術(shù)要求，綜合考慮生產(chǎn)工藝、經(jīng)濟(jì)成本、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制方式、環(huán)保水平等條件，設(shè)計(jì)出安全可靠、性價(jià)比好、易用性高的系統(tǒng)方案，并給出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙和控制程序。2.技術(shù)要求（1）工件外形尺寸：圓柱體，直徑300mm，高200mm；（2）上料方式：手動(dòng)上料，無需設(shè)計(jì)；（3）傳送方式：系統(tǒng)上電后自動(dòng)復(fù)位工作臺(tái)，采用滾珠絲桿傳動(dòng)方式，導(dǎo)程0.5mm，在兩個(gè)不同工位之間往復(fù)運(yùn)行；（4）控制系統(tǒng)：采用PLC作為下位機(jī)，安裝組態(tài)軟件的工控機(jī)作為上位機(jī)；（5）控制模式：全自動(dòng)啟?？刂?，或上位機(jī)遠(yuǎn)程控制；22第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本案例基于PLC、滾珠絲桿、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的定位控制，達(dá)到工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功能。23第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制4.案例2的PLC程序設(shè)計(jì)程序由主程序Main、子程序SBR0、SBR1組成。24第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.5案例3：精確轉(zhuǎn)盤定位3.5.1電氣伺服運(yùn)動(dòng)控制思考：1.伺服系統(tǒng)有幾種控制模式？分別是？2.伺服系統(tǒng)一般有幾個(gè)控制環(huán)？分別是？

25第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.5案例3：精確轉(zhuǎn)盤定位3.5.2伺服運(yùn)動(dòng)控制的系統(tǒng)配置電氣伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要涉及步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的控制，其配置一般由伺服控制器、驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)元件(或稱執(zhí)行元件伺服電機(jī))組成。伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式一般是：控制裝置+驅(qū)動(dòng)器+伺服電機(jī)。

26第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.5案例3：精確轉(zhuǎn)盤定位3.5.3伺服驅(qū)動(dòng)器

27第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.5案例3：精確轉(zhuǎn)盤定位伺服驅(qū)動(dòng)與變頻驅(qū)動(dòng)的區(qū)別

28第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.5案例3：精確轉(zhuǎn)盤定位3.5.3伺服驅(qū)動(dòng)器---歐姆龍（OMRON）R88D-GT02H

29第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.5.4案例3總體說明1.任務(wù)要求為某企業(yè)設(shè)計(jì)一條工件加工旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，用來在圓周的不同角度上裝配工件。根據(jù)客戶給出的技術(shù)要求，綜合考慮生產(chǎn)工藝、經(jīng)濟(jì)成本、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制方式、環(huán)保水平等條件，設(shè)計(jì)出安全可靠、性價(jià)比好、易用性高的系統(tǒng)方案，并給出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙和控制程序。2.技術(shù)要求（1）工件外形尺寸：圓柱體，直徑300mm，高200mm；（2）上料方式：手動(dòng)上料，無需設(shè)計(jì)；（3）傳送方式：系統(tǒng)上電后自動(dòng)復(fù)位工作臺(tái)，采用渦輪蝸桿減速傳動(dòng)方式，減速比30：1，圓周運(yùn)動(dòng)；（4）控制系統(tǒng)：采用PLC作為下位機(jī)，安裝組態(tài)軟件的工控機(jī)作為上位機(jī)；（5）控制模式：全自動(dòng)啟停控制，或上位機(jī)遠(yuǎn)程控制；30第3章S7-200PLC伺服運(yùn)動(dòng)控制3.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本案例基于PLC、渦輪蝸桿減速器、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的定位控制，達(dá)到精確控制轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)角度的功能。