西门子200系列PLC直流步进电机控制方法

直流步进电机直流步进电机 plc 控制方法控制方法 系统功能概述 系统功能概述 本系统采用 PLC 通过步进电机驱动模块控制步进电机运动 当 按下归零按键时 电机 1 和电机 2 回到零点 零点由传感器指示 当按下第一个电机运行按键时 第一个电机开始运行 直到运行完 固定步数或到遇到零点停止 当按下第二个电机运行按键时 第二 个电机开始运行 运行完固定步数或遇到零点停止 两电机均设置 为按一次按键后方向反向 电机运行时有升降速过程 PLC 输入点 I0 0 为归零按键 I0 1 为第一个电机运行按键 I0 2 为 第二个电机运行按键 I0 3 为第一个电机传感器信号反馈按键 I0 4 为第二个电机传感器信号反馈按键 PLC 输出点 Q0 0 为第一个电机脉冲输出点 Q0 1 为第二个电机脉 冲输出点 Q0 2 为第一个电机方向控制点 Q0 3 为第二个电机方 向控制点 Q0 4 为电机使能控制点 所用器材 所用器材 PLC 西门子 S7 224xpcn 及 USB 下载电缆 编程及仿真用软件为 V4 0 STEP 7 MicroWIN SP3 直流步进电机 2 个 微步电机驱动模块 2 个 按键 3 个 24V 开关 电源一个 导线若干 各模块连接方法 各模块连接方法 PLC 与步进电机驱动模块的连接 驱动模块中 EN DIR CP 口均先接 3k 电阻 然后接 24V 电源 第一个驱动模块 CP 接 PLC 的 Q0 0 DIR 接 PLC 的 Q0 2 EN 接 PLC 的 Q0 4 第二个驱动模块 CP 接 PLC 的 Q0 1 DIR 接 PLC 的 Q0 3 EN 接 PLC 的 Q0 4 注意 1 PLC 输出时电压为 24V 故和驱动器模块连接时 接了 3k 电阻限流 2 由于 PLC 处于 PTO 模式下只有在输出电流大于 140mA 时 才能正确的输出脉冲 故在输出端和地间接了 200 欧 2w 下拉电阻 来产生此电流 实验室用的电阻功率不足 用 200 欧电阻时功率 至少在 24 24 200 2 88w 即用 3w 的电阻 3 PLC 与驱动模块连接时 当 PLC 输出低电平时不能将驱动 模块电平拉低 故在 EN 和 DIR 上接了 200 欧 2W 下拉电阻 驱动模块与电机接法 驱动模块的输出端分别与电机 4 根线连接 电机传感器与 PLC 连接 传感器电源接 24v 信号线经过 240 欧电阻 试验中两个 470 电阻并联得到 与 24v 电源上拉后 信号线接到 PLC 的 I0 3 和 I0 4 将各模块电源 地线接好 PLC 中输入输出各路 M 对应点均接地 L 对应点均要接 24V 电源 注意 PLC 右下角 24V DC OUTPUT 不 要接 PLC 程序介绍 程序介绍 PLC 程序中主要使用向导生成的电机控制函数来控制电机运动 此向导使用方法如下 首先打开软件 新建工程 选择工具 位置控制向导 如下图 打开如下界面 选择配置 s7 200PLC 内置 PTO PWM 操作 点击 下一步 如下图 根据需要选择 Q0 0 或 Q0 1 点击下一步 如下图 选择线性脉冲串输出 PTO 将下方使用高速计数器 HSC0 前的 勾点上 点击下一步 如下图 输入电机此应用项目中最高电机速度 MAX SPEED 和电机的启 动 停止速度 SS SPEED 默认是 100000 和 5000 修改好了 点击下一步 如下图 输入电机加速和减速时间 默认均为 1000ms 点击下一步 如下 图 然后出现如下界面 选择新包络 选项中可以选择相对位置和单速连续旋转 由于步进电机有加 减速过程 故选择相对位置 输入步 0 的目标速度 即运动时的限 速 在下方的框中输入结束位置 由于是相对位置 故此处位置即 为所要走的距离 电机绘制包络 右方出现的梯形的图即为速度线 改变左下角的保罗定义符号名为 MOTOR1 点击确认 然后选择 V 存储区的地址范围 一般默认即可 点击下一步 点击完成 这样 通过位置控制向导就生成了 4 个 PTO 函数 分别是 PTOx CTRL PTOx RUN PTOx MAN PTOx LDPOS PTOx CTRL 子程序 控制 使能和初始化步进电机或伺服电 机的 PTO 输出 在程序中仅能使用该子程序一次 并保证每个扫描 周期该子程序都被执行 一直使用 SM0 0 作为 EN 输入的输入 I STOP 立即 STOP 输入量为一个布尔量输入 当输入为低 电平时 PTO 功能正常操作 当输入变为高电平时 PTO 立即终止 脉冲输出 D STOP 减速 STOP 输入量为一个布尔量输入 当输入为 低电平时 PTO 功能正常操作 当输入变为高电平时 PTO 产生一 个脉冲串将电机减速到停止 DONE 输出是一个布尔量输出 高电平表示 CPU 已经执行完 子程序 当 Done 位为高电平时 Error 字节以一个无错误代码或错误代 码来报告是否正常完成 若在向导中启用了 HSC 则 C Pos 参数包含以脉冲数表示的 模块当前位置 否则 当前位置将一直为 0 PTOx RUN 子程序 运行包络 命令 PLC 在一个制定的保罗 中执行运动操作 此包络存储在组态 包络表中 接通 EN 位 使能该子程序 确保 EN 位保持接通 直至 Done 位指示该子程序完成 接通 START 参数以初始化包络的执行 对于每次扫描 当 START 参数接通且 PTO 当前未激活时 指令激活 PTO 要保证该 命令只发一次 使用边沿检测命令以脉冲触发 START 参数接通 接通参数 Abort 命令位控模块停止当前的包络 并减速直至 电机停下 PTOx MAN 子程序 手动模式 使 PTO 置为手动模式 这可以是 电机在向导中制定的范围内以不同的速度启动 停止和运行 如果 启用了 PTOx MAN 子程序 则不应执行其他任何 PTOx RUN 指令 允许 RUN 参数 命令 PTO 加速到指定速度 即使电机在运行 时 也可改变速度参数的值 禁止参数 RUN 择命令 PTO 减速 直 至电机停止 PTOx LDPOS 指令 装载位置 改变 PTO 脉冲计数器的当前位置 值为一个心智 可以通过该指令为一个运动命令建立一个新的零位 置 本系统将电机 1 的 PTO 设置为 Q0 0 输出 使用高速计数器 HSC0 最高电机速度 2000HZ 启动 停止速度 100HZ 加速 500ms 减速 500ms 步 0 的目标速度 2000HZ 总位移 8000 脉 冲 分配存储区为 VB0 到 VB69 可得到 PTO0 的包络表如下所示 输出 Q0 0 的 PTO 包络表 VB0 PTOA VW4 54 FREQ VD6 204800 SS SPEED VD10 4096000 MAX SPEED VD14 16 04000939 K ACC VD18 16 84FFF6C7 K DEC VB22 1 NUMPROF VW23 25 OFFS 0 VB25 4 包络 0 的 NUM SEGS VB26 0 保留 VB27 0 段 0 的 S STEP VB28 16 08 S PROP VD29 204800 SFREQ VD33 525 加速的脉冲数 VB37 0 段 1 的 S STEP VB38 16 04 S PROP VD39 4098089 SFREQ VD43 6948 恒速的脉冲数 VB47 0 段 2 的 S STEP VB48 16 00 S PROP VD49 1 SFREQ VD53 526 减速的脉冲数 VB57 0 段 3 的 S STEP VB58 16 10 S PROP VD59 204800 SFREQ VD63 1 最终减速的脉冲数 VB67 0 保留 VB68 0 保留 VB69 0 保留 由上表可知加速脉冲数为 75057 存于 VD33 中 恒速脉冲为 49881 存于 VD43 中 减速脉冲为 75061 存于 VD53 中 最终 的减速的脉冲数为 1 存于 VD63 中 我们控制步进电机可以通过 PTOx CTRL 和 PTOx RUN 两个子程 序 电机控制过程中 加减速脉冲数不方便修改 因为线性加减速 的指令并不清楚 所以只好修改恒速段的脉冲数 唯一的限制是 总的脉冲数 必须大于加减速段 最终减速段脉冲数之和 也即恒速 段的脉冲不能小于 1 此处总的脉冲数 最小值应为 525 526 1 1 1053 个脉冲 当然电机加减速时间如果较小 此脉 冲数会变小 电机 2 的 PTO 设置为 Q0 1 输出 使用高速计数器 HSC3 最高电 机速度 20000HZ 启动 停止速度 100HZ 加速 500ms 减速 500ms 步 0 的目标速度 2000HZ 总位移 10000 脉冲 分配存储 区为 VB70 到 VB139 可得到 PTO0 的包络表如下所示 输出 Q0 1 的 PTO 包络表 VB70 PTOA VW74 54 FREQ VD76 204800 SS SPEED VD80 40960000 MAX SPEED VD84 16 03000C13 K ACC VD88 16 83FFF3ED K DEC VB92 1 NUMPROF VW93 25 OFFS 0 VB95 4 包络 0 的 NUM SEGS VB96 0 保留 VB97 0 段 0 的 S STEP VB98 16 08 S PROP VD99 204800 SFREQ VD103 100 加速的脉冲数 VB107 0 段 1 的 S STEP VB108 16 04 S PROP VD109 4111824 SFREQ VD113 9797 恒速的脉冲数 VB117 0 段 2 的 S STEP VB118 16 00 S PROP VD119 1 SFREQ VD123 102 减速的脉冲数 VB127 0 段 3 的 S STEP VB128 16 10 S PROP VD129 204800 SFREQ VD133 1 最终减速的脉冲数 VB