西门子200系列PLC直流步进电机控制方法

1、标签： PLC控制步进电机  西门子200系列PLC直流步进电机控制方法     注：本人非PLC专业人士，此文章只是简单介绍直流步进电机控制方法。做此实验仅为单片机内嵌入软PLC做基础，证明PLC可以直接直接用来做步进电机控制。直流步进电机plc控制方法系统功能概述：       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

2、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：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 Mi

3、croWIN 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：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PL

4、C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

5、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

6、 DC OUTPUT不要接。                PLC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

7、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

8、。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

9、）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

10、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。      

11、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

12、，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80

13、00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         

14、                 /FREQVD6    204800                      /SS_SPEEDVD10   4096000 

15、0;                   /MAX_SPEEDVD14   16#04000939                 /K_ACCVD18   16#84FFF6C7   &#

16、160;             /K_DECVB22   1                           /NUMPROFVW23   25  

17、60;                       /OFFS_0VB25   4                       &

18、#160;   /包络 0 的 NUM_SEGSVB26   0                           /保留。VB27   0           

19、60;               /段 0 的 S_STEPVB28   16#08                       /S_PROPVD29   +204800  &

20、#160;                  /SFREQVD33   525                         /加速的脉冲数VB37 

21、0; 0                           /段 1 的 S_STEPVB38   16#04                 &#

22、160;     /S_PROPVD39   +4098089                    /SFREQVD43   6948                &

23、#160;       /恒速的脉冲数VB47   0                           /段 2 的 S_STEPVB48   16#00       

24、;                /S_PROPVD49   -1                          /SFREQVD53   526 

25、;                        /减速的脉冲数VB57   0                      

26、60;    /段 3 的 S_STEPVB58   16#10                       /S_PROPVD59   +204800             &

27、#160;       /SFREQVD63   1                           /最终减速的脉冲数VB67   0        &#

28、160;                  /保留。VB68   0                           /保留。VB69 

29、  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

30、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

31、PTO0的包络表如下所示：/-/输出 Q0.1 的 PTO 包络表/-VB70   'PTOA'                      /VW74   54              

32、60;           /FREQVD76   204800                      /SS_SPEEDVD80   40960000        

33、;            /MAX_SPEEDVD84   16#03000C13                 /K_ACCVD88   16#83FFF3ED          

34、60;      /K_DECVB92   1                           /NUMPROFVW93   25         

35、0;                /OFFS_0VB95   4                           /包络 0 的 NUM_SEGSVB96 

36、;  0                           /保留。VB97   0                  

37、0;        /段 0 的 S_STEPVB98   16#08                       /S_PROPVD99   +204800         &#

38、160;           /SFREQVD103  100                         /加速的脉冲数VB107  0        &

39、#160;                  /段 1 的 S_STEPVB108  16#04                       /S_PROPVD109  +4111824&#

40、160;                   /SFREQVD113  9797                        /恒速的脉冲数VB117  0 

41、                          /段 2 的 S_STEPVB118  16#00                    

42、;   /S_PROPVD119  -1                          /SFREQVD123  102                       &