项目五PLC特殊功能模块应用任务四步进电机定位控制.ppt

,江西工业职业技术学院 机电分院,任务四 步进电机的定位控制,项目五 PLC特殊功能模块应用,1.掌握高速计数器的基本应用 2.熟悉PLC高速脉冲输出的使用 3.应用PLC对步进电机定位控制 学时: 3 习题: 5.7 5.5,教学目的和要求,目 录 一、任务导入和分析 二、相关知识 高速计数器 三、任务实施 四、知识拓展 高速脉冲输出 项目五小结,一、任务导入与分析,本任务是由增量传感器进行位置监视实现对步进电机定位控制。其控制系统示意图如图5-21所示。为了求出传感器信号，将该信号作为PLC的高速计数器的输入信号，这样可以检测出位置误差。如当起停频率超出时，通过计数丢失可以检测到位置错误。一旦检测出位置误差，就应以较低频率进行位置校正。,控制系统的初始化：在程序的第一个扫描周期设置重要参数；对高速计数器HSC2进行设置，HSC2对检测定位的增量轴编码器信号计数，传感器的A路和B路信号分别作为PLC输入端I1.2和I1.3的输入。 由增量传感器进行定位监视，在输出脉冲结束之后，等待T1时间，以便使连接电机和传感器的轴连接的扭转振动消失。,轴位置的实际值和设定值的比较：T1到时后，子程序4对实际值和设定值进行比较。如果轴的位置在设定位置的2步范围内，定位就是正确的。如果实际位置在此目标范围之外，当超过起停频率时那就会造成电机失步情况，此时，Q1.1就会输出一个警告信号。 位置的校正：若定位错误被检测出来，则启动第一等待定时器T2。此后，根据设定值和实际值之间的差值计算出校正的步数。当校正时，电机频率低于起停频率，以防新的步数丢失。,二、相关知识 高速计数器,前面讲的计数器的计数速度受扫描周期的影响，对于比CPU扫描频率高的脉冲输入，就会出现脉冲丢失现象。 S7-200系列PLC为用户提供了高速计数器（HC），它是以中断方式对机外高频信号计数的计数器，常用于现代自动控制中的精确定位和测量。CPU22x系列高速计数器的最高计数频率为30KHz 。,1. 高速计数器指令,HDEF HSC ，MODE HSC N 高速计数器定义 高速计数器运行控制 图5-22 高速计数器指令格式,（1）高速计数器定义指令 高速计数器定义指令HDEF：为指定的高速计数器分配工作模式。工作模式的选择即选择了高速计数器的输入脉冲、计数方向、复位和起动功能。每个高速计数器在使用前只能用一次HDEF指令。高速计数器编号HSC为05；工作模式MODE为011。,（2）高速计数器运行控制指令 根据高速计数器的特殊存储器位的状态，按照HDEF指令指定的工作模式，设置和控制高速计数器的运行。N为05 ，指定高速计数器编号。,2. 高速计数器的控制,（1）控制字节 定义了计数器和工作模式之后，还要设置高速计数器的有关控制字节。每个高速计数器均有一个控制字节，它决定了计数器的计数允许或禁用，方向控制（仅限模式0、1和2）或对所有其他模式的初始化计数方向，装入当前值和预置值。控制字节每个控制位的说明如表5-5所示。 （2）状态字节 每个高速计数器还有一个状态字节，状态位表示当前计数方向以及当前值是否大于或等于预置值。每个高速计数器状态字节的状态位如表5-6所示。状态字节的04位不用。监控高速计数器状态的目的是使外部事件产生中断，以完成重要的操作。,表5-5 高速计数器的控制字节,表5-6 高速计数器状态字节的状态位,每个高速计数器都有一个带符号的32位当前值和一个32位预置值。 表5-7 HSC0-HSC5当前值和预置值占用的特殊内部标志位存储区,3. 高速计数器的工作模式,高速计数器可以定义为下面4种工作类型： 内部方向控制的单相计数器; 外部方向控制的单相计数器; 双脉冲输入的双相增/减计数器; A/B相正交脉冲输入计数器。 每种高速计数器类型又可定义为3种工作状态： 无复位、无启动输入; 有复位、无启动输入; 既有复位又有启动输入。 所以有12种高速计数器的工作模式，如表5-8。,表5-8 高速计数器的工作模式和输入端子的关系,4. 高速计数器的应用,（1）使用高速计数器的一般步骤 用首次扫描时接通一个扫描周期的特殊内部存储器SM0.1去调用一个子程序，完成初始化操作。 在初始化的子程序中，根据希望的控制设置控制字节（详见表5-5），如设置SMB47=16#F8，则为：允许计数，写入新当前值，写入新预置值，更新计数方向为加计数，若为正交计数设为4，复位和起动设置为高电平有效。 执行HDEF指令，设置HSC的编号（05），设置工作模式（011）。如HSC的编号设置为1，工作模式输入设置为11，则为既有复位又有起动的正交计数工作模式。 用新的当前值写入32位当前值寄存器（详见表5-7）。如写入0，则清除当前值。当前值随计数脉冲的输入而不断变化，运行时当前值可以由程序直接读取HSCn得到。,用新的预置值写入32位预置值寄存器（详见表5-7）。如执行指令“MOVD 1000，SMD52”，则设置HSC1预置值为1000。若写入预置值为16#00，则高速计数器处于不工作状态。 为了捕捉当前值等于预置值的事件，将条件CV=PV（当前值=预置值）中断事件号（如HSC1的事件号为13）与一个中断程序相联系。 为了捕捉计数方向的改变，将方向改变的中断事件号（如HSC1的事件号为14）与一个中断程序相联系。 为了捕捉外部复位，将外部复位中断事件号（如HSC1的事件号为15）与一个中断程序相联系。 执行全局中断允许指令ENI，允许高速计数器中断。 执行HSC指令使S7-200对高速计数器编程进行计数。,高速计数器指令应用如图5-23所示。例子中的主程序用首次扫描时接通一个扫描周期的特殊内部存储器位SM0.1去调用一个子程序，完成初始化操作。在初始化子程序SBR_0中完成对高速计数器HSC1的配置,（2）高速计数器指令应用举例,三、任务实施,1分配I/O及内存变量地址,表5-9 步进电机定位控制系统I/O地址分配,表5-10 步进电机定位控制系统内存变量地址分配,2绘制步进电机定位控制系统工作流程图 5-24,3编制PLC程序并调试,/ 脉冲宽度=0(脉宽调制),/设置HSC2的控制字节 /设置HSC2的工作模式为10 /激活HSC2 /若没有错误定位 /则高速定位(T=200微秒) /若电动机停止(M0.1=0) /且按下旋转方向开关(I0.5=1) /则逆时针旋转(Q0.2=1),/若按电机停止按钮I1.1 /或有3个错误定位 /则激活锁定,/若I1.0=1, M0.1=0, M0.2=0, M0.4=0 /且在上升沿 /且步数=1,则 /置HSC2的起始值为0 /启动HSC2 /置PTO0的控制字节 /电机运转标志置位M0.1=1 /启动输出端Q0.0输出脉冲,/用1000HZ进行位置校正式开始,/删除“定位激活“信号(Q1.0=0) /为新的参考点设置最大脉冲数 /输出“定位激活“信号Q1.0=1,/将预设定位角从输入字节IB0 /复制到MD8的最低有效字节MB11 /角度/9=a1+r1(a1是商,r1是余数) (后面程序详教材),图5-25 步进电机定位控制的梯形图程序,四、知识拓展 高速脉冲输出,S7-200有PTO、PWM两台高速脉冲发生器。 PTO可输出指定个数、指定周期的方波脉冲（占空比50%）；PWM可输出脉宽变化的脉冲信号，用户可以指定脉冲的周期和脉冲的宽度。若一台发生器指定给数字输出点Q0.0，另一台发生器则指定给数字输出点Q0.1。当PTO、PWM发生器控制输出时，将禁止输出点Q0.0、Q0.1的正常使用；当不使用PTO、PWM高速脉冲发生器时，输出点Q0.0、Q0.1恢复正常的使用，即由输出映像寄存器决定其输出状态。,脉冲输出指令的格式如图5-26所示。其中数据输入Q必须是0或1的常数。 脉冲输出指令PLS功能：使能有效时，检查用于程序设置的特殊存储器位，激活由控制位定义的脉冲操作，从Q0.0或Q0.1输出高速脉冲。 PTO、PWM两台高速脉冲发生器都由PLS指令激活输出。,1脉冲输出指令及输出方式,PLS Q 5-26 脉冲输出指令格式,2高速脉冲输出的控制,（1）控制字节和参数的特殊存储器 每个PTO/PWM发生器都有：一个控制字节（8位）、一个脉冲计数值（无符号的32位数值）、一个周期时间和脉宽值（均为无符号的16位数值）。这些值都放在特定的特殊存储区，如表5-11所示。执行PLS指令时，S7-200读这些特殊存储器位，然后执行特殊存储器位定义的脉冲操作，即对相应的PTOPWM发生器进行编程。 （2）状态字节的特殊存储器 除了控制信息外，还有用于PTO功能的状态位，如表5-11所示。程序运行时，根据运行状态使某些位自动置位。可以通过程序来读取相关位的状态，用此状态作为判断条件，实现相应的操作。,项目五 小 结,当需要完成某些特殊功能的控制任务时，PLC主机可以扩展特殊功能模块。如需要处理模拟量时就要连接模拟量输入/输出模块。 PPI协议（点对点接口）是西门子为