项目六步进电机运动控制课件

项目六步进电机运动控制

一、课题目的1、了解步进电机的工作原理；2、熟练掌握驱动步进的编程方法；3、结合按钮实现电机正反转；4、结合限位开关实现电机正反转；5、利用脉冲数实现电机带动机械手行走距离；6、掌握脉冲当量的测试方法；7、在课题四基础上将步进电机相关知识点串入，实现更为复杂的控制流程。项目六步进电机运动控制一、课题目的1二、工作原理

1、步进电机及驱动器与PLC连接步进电机不是直接通过PLC驱动，而是用配套的步进驱动器驱动，PLC只需给驱动器提供方向信号与脉冲信号即可。（2）PLC高速脉冲输出图6-1高速脉冲指令二、工作原理1、步进电机及驱动器与PLC连接（2）PLC高2（1）只有Y0和Y1才能作为高速脉冲输出口（2）如图6-1所示，该指令是以指定频率产生定量脉冲的指令，分别为16位和32位指令。 其中S1为指定频率，范围为2~20KHZ；

S2指定产生脉冲量：16位指令1~32,767，32位指令1~2,147,483,647，该值为零时，对产生的脉冲不做限制。为16位指令，则S2为D0，若为32位指令时，则S2为D0与D1；

D指定脉冲输出的Y编号，仅限于Y000或Y001有效（注意使用晶体管型输出方式）。 当X000=OFF时，Y000=OFF。当X000重新置ON时，步进电机从初始状态动作。

（1）只有Y0和Y1才能作为高速脉冲输出口33、步进电机正反转（2）编写程序，下载程序到PLC。控制要求如下： 程序1：按下启动自锁开关SB10步进电机正转运行；按下方向自锁开关SB11步进电机反转，关闭方向开关SB11，电机正转，关闭启动开关SB10电机停止。 程序2：按下启动自锁开关SB10步进电机正转运行30000脉冲后停止。（1）接线图如图6-2所示图6-2步进电机正反转接线示意图3、步进电机正反转（2）编写程序，下载程序到PLC。控制要求4（3）参考程序程序1：程序2：（3）参考程序程序1：程序2：54、高速脉冲输出指令高级应用（1）设定脉冲个数运行时，运行完毕，结束标志M8029置位。（2）从Y000或Y001输出的脉冲数将保存于以下的特殊数据寄存器中。

D8140（低位）D8141（高位）保存的是输出至Y000的脉冲总数。

D8142（低位）D8143（高位）保存的是输出至Y001的脉冲总数。

D8136（低位）D8137（高位）保存的是输出至Y000和Y001的脉冲总数。 上述积存器均具有累加功能，因此在使用之前需要对积存器进行清零，如DMOVK0D8140。（3）PLSY、DPLSY只限于任何一个编程一次。因此若重复使用该指令需要作一定的处理。如下述梯形图，当使用PLSY指令时，可以通过对M0的操作来控制，从而避免多次出现PLSY指令。（4）高级应用 要求：按下启动按钮SB1，步进电机正转，行走10000个脉冲，5秒后，电机反转10000个脉冲（其中频率为5000HZ）。4、高速脉冲输出指令高级应用（1）设定脉冲个数运行时，运行完65、脉冲当量计算脉冲当量=移动距离/脉冲数。为减小测量误差，可多测试几次取平均值。表6-1脉冲当量测试记录表

内容序号移动距离脉冲数脉冲当量第一次第二次第三次5、脉冲当量计算脉冲当量=移动距离/脉冲数。为减小测量误差，76、上料单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求 当有小车到来时，小车定位气缸工作，5S后，步进电机带动机械手左移，当碰到左限位开关时，升降气缸下降，碰到下限位时，机械手张开抓工件（张开10S后，夹紧维持5S），升降气缸上升，至上限位时，步进电机带动机械手右移，当碰到右限位时，升降气缸下降，碰到下限位时，机械手张开释放工件于小车上，3S后小车定位气缸复位。（2）I/O分配表6-2上料单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号小车检测传感器X0步进电机脉冲Y0左限位X1步进电机方向Y1右限位X2小车定位气缸Y2升降气缸上限位X4升降气缸Y3升降气缸下限位X5机械手Y46、上料单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（28（3）接线图（3）接线图97、清洗单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求滑台左移，当碰到滑台左限位开关时，转移升降气缸下降，2S后，传动机械手夹住滑台上的工件，5S后，步进电机带动机械手向后移动，当清洗检测传感器检测到工件到来时，清洗装置工作，10S后，步进电机带动机械手向前移动，行走50000个脉冲后，步进电机停止工作，开始烘干，10S后，传动机械手继续前移，当碰到前限位开关时，传动升降汽缸下降，2S后，传动机械手松开将工件置于滑台，3S后传动升降汽缸上升，5S后滑台汽缸右移，当碰到右限位开关时，滑台汽缸复位。（2）I/O分配表6-3清洗单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号滑台汽缸左限位X0步进电机脉冲信号Y0滑台汽缸右限位X1步进电机方向信号Y1前限位X2清洗控制Y2清洗检测传感器X3烘干控制Y3传动机械手Y4传动升降汽缸Y5滑台汽缸Y67、清洗单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（10（3）接线图（图6-4）（3）接线图（图6-4）118、冲压单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求当小车检测传感器检测到小车到来时，小车定位气缸工作，2S后步进电机带动吸盘前移，当碰到前限位开关时候，步进电机停止工作。2S后，升降气缸下移，当碰到下限位开关时候，2S后，吸盘工作吸附工件，5S后，升降气缸上行，当碰到上限位开关时，2S后，步进电机带动吸盘向后移动140600个脉冲，运行完指定脉冲后，升降气缸下移，当碰到下限位时，2S后，吸盘释放，将工件放于上料台，2S后，升降气缸复位，小车定位气缸复位。（2）I/O分配表6-4冲压单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号小车检测传感器X0步进电机脉冲信号Y0前限位X1步进电机方向信号Y1上限位X2小车定位气缸Y2下限位X3升降气缸Y3吸盘Y48、冲压单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（212(3)接线图（图6-5）(3)接线图（图6-5）139、码垛单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求 按下复位按钮SB1，X轴、Z轴步进电机工作，当X轴、Z轴步进电机运行至各自的零点时停止工作。（2）I/O分配表6-5码垛单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号复位按钮SB1X0X轴步进电机脉冲信号Y0X轴零点X1X轴步进电机方向信号Y1Z轴零点X2Z轴步进电机脉冲信号Y2Z轴步进电机方向信号Y39、码垛单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（14（3）接线图（图6-6）（3）接线图（图6-6）1510、视觉单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求 按下启动按钮SB1，步进电机前行直至碰到前限位开关，表明复位成功，2S后，传动升降气缸下降，3S后，传动机械手夹紧工件，2S后，传动升降气缸上升，1S后，步进电机带动传动机械手后移67000个脉冲，1S后，摄像头拍照，2S后，当视觉传感器HSOUT0有输入信号时表明工件不合格，则步进电机带动传动机械手继续后移，当碰到后限位开关时，升降气缸下降，1S后，传动机械手松开，将工件送至废料区，2S后，升降气缸复位；当视觉传感器HSOUT0无输入信号时表明工件合格，则步进电机带动传动机械手前移，当碰到前限位开关时，1S后，传动升降气缸下降，3S后，传动机械手松开，将工件放至滑台，2S后，传动升降气缸复位。10、视觉单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求16（2）I/O分配表6-6视觉单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号启动按钮SB1X0步进电机脉冲信号Y0前限位X1步进电机方向信号Y1后限位X2传动升降气缸Y2HSOUT0X3传动机械手Y3TRG-Y4（3）接线图（2）I/O分配表6-6视觉单元步进电机I/O分配表输入1710、组装单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求 按下复位按钮SB1，X轴、Y轴步进电机工作，当X轴、Y轴步进电机运行至各自的零点时停止工作。（2）I/O分配表6-7组装单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号复位按钮SB1X0X轴步进电机脉冲信号Y0X轴右限位X1X轴步进电机方向信号Y1Y轴后限位X2Y轴步进电机脉冲信号Y2Y轴步进电机方向信号Y310、组装单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（18（3）接线图（3）接线图1911、存储单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求按下启动按钮SB1，，机械手夹紧，步进电机运行至上限位停止，5S后，步进电机下降N1个脉冲，到达仓架的第三层高度，5S后，推进气缸工作，到达前限位时，2S后，机械手松开，2S后，推进气缸复位；当碰到后限位开关，10S后，继续下降N2个脉冲，到达仓架的第二层高度，10S后，继续下降N3个脉冲，到达仓架的第一层高度，步进电机停止工作。（2）I/O分配表6-8存储单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号启动按钮SB1X0Z轴步进电机脉冲信号Y0上限位X1Z轴步进电机方向信号Y1前限位X2推进气缸Y2后限位X3机械手Y311、存储单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（20（3）接线图（3）接线图21四、实施步骤1、步进电机正反转控制一（1）关闭电源，按照图6-2接线；（2）选择三菱控制系统，打开电源；（3）双击GX-Developer快捷方式，新建工程，FLC系列FXCPU，PLC类型FX2N（C），输入参考程序1并将其下载到PLC中；（4）调试 按下开启按纽SB10,步进电机正转，带动机械手或气动手指前行，按下方向控制按纽SB11，步进电机反转，带动机械手或气动手指后退，按下停止按钮步进电机停止运行，前进或者后退的过程中行走的距离只由启停按纽或者单元的机械结构决定。 以同样的方法将程序2下载到PLC中，运行后，不论是正转或者反转都会行走固定距离后停止。四、实施步骤1、步进电机正反转控制一222、步进电机正反转控制二关闭电源，接线，步进电机接线方式同6-2，按钮只有一个SB1，按钮接入方式与前述相同；选择三菱控制系统，打开电源；双击GX-Developer快捷方式，新建工程，FLC系列FXCPU，PLC类型FX2N（C），输入参考程序并将其下载到PLC中；调试：按下启动按纽SB1，观察运行现象。2、步进电机正反转控制二关闭电源，接线，步进电机接线方式同6233、脉冲当量计算（1）关闭电源，按照图6-2接线；（2）选择三菱控制系统，打开电源；（3）双击GX-Developer快捷方式，新建工程，FLC系列FXCPU，PLC类型FX2N（C），输入参考程序并将其下载到PLC中；（4）调试：打开启动按钮SB10，步进电机行走一段距离后，关闭启动按钮SB10，步进电机停止运行，读取D8140与D8141中的数据，同时用直尺测量电机行走的距离，将数据填于表格6-1，同样的方法测量4次，分别将数据填于表6-1中。根据公式计算每次脉冲当量的数值，取平均值。3、脉冲当量计算（1）关闭电源，按照图6-2接线；244、各个单元步进电机综合功能测试（1）关闭电源，按照各个单元对应的接线图接线；（2）选择三菱控制系统，打开电源；（3）双击GX-Developer快捷方式，新建工程，FLC系列FXCPU，PLC类型FX2N（C），输入参考程序并将其下载到PLC中，参考程序详见光盘；（4）调试4、各个单元步进电机综合功能测试（1）关闭电源，按照各个单元25五、注意事项1、步进电机运行时首先要注意当前步进电机所带动的器件所在的位置；2、Y000与Y001两个端口要正确处理；3、使用高速脉冲指令时要注意频率及脉冲数目的范围限制，选择合适的数据；4、当步进电机带动器件运行时越过极限位开关时，切记先断电，再进行手工复位；5、当无法判断步进电机顺时针还是逆时针运行所对应的方向端口数值，可先用简单程序进行测试；6、在使用D8140、D8141寄存器时要注意其有累加特性，使用之前需要清零；7、DPLSY、PLSY指令只限于某程序中一台电机一次使用，当需要多次调用时需进行适当处理。五、注意事项1、步进电机运行时首先要注意当前步进电机所带动的26项目六步进电机运动控制

一、课题目的1、了解步进电机的工作原理；2、熟练掌握驱动步进的编程方法；3、结合按钮实现电机正反转；4、结合限位开关实现电机正反转；5、利用脉冲数实现电机带动机械手行走距离；6、掌握脉冲当量的测试方法；7、在课题四基础上将步进电机相关知识点串入，实现更为复杂的控制流程。项目六步进电机运动控制一、课题目的27二、工作原理

1、步进电机及驱动器与PLC连接步进电机不是直接通过PLC驱动，而是用配套的步进驱动器驱动，PLC只需给驱动器提供方向信号与脉冲信号即可。（2）PLC高速脉冲输出图6-1高速脉冲指令二、工作原理1、步进电机及驱动器与PLC连接（2）PLC高28（1）只有Y0和Y1才能作为高速脉冲输出口（2）如图6-1所示，该指令是以指定频率产生定量脉冲的指令，分别为16位和32位指令。 其中S1为指定频率，范围为2~20KHZ；

S2指定产生脉冲量：16位指令1~32,767，32位指令1~2,147,483,647，该值为零时，对产生的脉冲不做限制。为16位指令，则S2为D0，若为32位指令时，则S2为D0与D1；

D指定脉冲输出的Y编号，仅限于Y000或Y001有效（注意使用晶体管型输出方式）。 当X000=OFF时，Y000=OFF。当X000重新置ON时，步进电机从初始状态动作。

（1）只有Y0和Y1才能作为高速脉冲输出口293、步进电机正反转（2）编写程序，下载程序到PLC。控制要求如下： 程序1：按下启动自锁开关SB10步进电机正转运行；按下方向自锁开关SB11步进电机反转，关闭方向开关SB11，电机正转，关闭启动开关SB10电机停止。 程序2：按下启动自锁开关SB10步进电机正转运行30000脉冲后停止。（1）接线图如图6-2所示图6-2步进电机正反转接线示意图3、步进电机正反转（2）编写程序，下载程序到PLC。控制要求30（3）参考程序程序1：程序2：（3）参考程序程序1：程序2：314、高速脉冲输出指令高级应用（1）设定脉冲个数运行时，运行完毕，结束标志M8029置位。（2）从Y000或Y001输出的脉冲数将保存于以下的特殊数据寄存器中。

D8140（低位）D8141（高位）保存的是输出至Y000的脉冲总数。

D8142（低位）D8143（高位）保存的是输出至Y001的脉冲总数。

D8136（低位）D8137（高位）保存的是输出至Y000和Y001的脉冲总数。 上述积存器均具有累加功能，因此在使用之前需要对积存器进行清零，如DMOVK0D8140。（3）PLSY、DPLSY只限于任何一个编程一次。因此若重复使用该指令需要作一定的处理。如下述梯形图，当使用PLSY指令时，可以通过对M0的操作来控制，从而避免多次出现PLSY指令。（4）高级应用 要求：按下启动按钮SB1，步进电机正转，行走10000个脉冲，5秒后，电机反转10000个脉冲（其中频率为5000HZ）。4、高速脉冲输出指令高级应用（1）设定脉冲个数运行时，运行完325、脉冲当量计算脉冲当量=移动距离/脉冲数。为减小测量误差，可多测试几次取平均值。表6-1脉冲当量测试记录表

内容序号移动距离脉冲数脉冲当量第一次第二次第三次5、脉冲当量计算脉冲当量=移动距离/脉冲数。为减小测量误差，336、上料单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求 当有小车到来时，小车定位气缸工作，5S后，步进电机带动机械手左移，当碰到左限位开关时，升降气缸下降，碰到下限位时，机械手张开抓工件（张开10S后，夹紧维持5S），升降气缸上升，至上限位时，步进电机带动机械手右移，当碰到右限位时，升降气缸下降，碰到下限位时，机械手张开释放工件于小车上，3S后小车定位气缸复位。（2）I/O分配表6-2上料单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号小车检测传感器X0步进电机脉冲Y0左限位X1步进电机方向Y1右限位X2小车定位气缸Y2升降气缸上限位X4升降气缸Y3升降气缸下限位X5机械手Y46、上料单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（234（3）接线图（3）接线图357、清洗单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求滑台左移，当碰到滑台左限位开关时，转移升降气缸下降，2S后，传动机械手夹住滑台上的工件，5S后，步进电机带动机械手向后移动，当清洗检测传感器检测到工件到来时，清洗装置工作，10S后，步进电机带动机械手向前移动，行走50000个脉冲后，步进电机停止工作，开始烘干，10S后，传动机械手继续前移，当碰到前限位开关时，传动升降汽缸下降，2S后，传动机械手松开将工件置于滑台，3S后传动升降汽缸上升，5S后滑台汽缸右移，当碰到右限位开关时，滑台汽缸复位。（2）I/O分配表6-3清洗单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号滑台汽缸左限位X0步进电机脉冲信号Y0滑台汽缸右限位X1步进电机方向信号Y1前限位X2清洗控制Y2清洗检测传感器X3烘干控制Y3传动机械手Y4传动升降汽缸Y5滑台汽缸Y67、清洗单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（36（3）接线图（图6-4）（3）接线图（图6-4）378、冲压单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求当小车检测传感器检测到小车到来时，小车定位气缸工作，2S后步进电机带动吸盘前移，当碰到前限位开关时候，步进电机停止工作。2S后，升降气缸下移，当碰到下限位开关时候，2S后，吸盘工作吸附工件，5S后，升降气缸上行，当碰到上限位开关时，2S后，步进电机带动吸盘向后移动140600个脉冲，运行完指定脉冲后，升降气缸下移，当碰到下限位时，2S后，吸盘释放，将工件放于上料台，2S后，升降气缸复位，小车定位气缸复位。（2）I/O分配表6-4冲压单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号小车检测传感器X0步进电机脉冲信号Y0前限位X1步进电机方向信号Y1上限位X2小车定位气缸Y2下限位X3升降气缸Y3吸盘Y48、冲压单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（238(3)接线图（图6-5）(3)接线图（图6-5）399、码垛单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求 按下复位按钮SB1，X轴、Z轴步进电机工作，当X轴、Z轴步进电机运行至各自的零点时停止工作。（2）I/O分配表6-5码垛单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号复位按钮SB1X0X轴步进电机脉冲信号Y0X轴零点X1X轴步进电机方向信号Y1Z轴零点X2Z轴步进电机脉冲信号Y2Z轴步进电机方向信号Y39、码垛单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（40（3）接线图（图6-6）（3）接线图（图6-6）4110、视觉单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求 按下启动按钮SB1，步进电机前行直至碰到前限位开关，表明复位成功，2S后，传动升降气缸下降，3S后，传动机械手夹紧工件，2S后，传动升降气缸上升，1S后，步进电机带动传动机械手后移67000个脉冲，1S后，摄像头拍照，2S后，当视觉传感器HSOUT0有输入信号时表明工件不合格，则步进电机带动传动机械手继续后移，当碰到后限位开关时，升降气缸下降，1S后，传动机械手松开，将工件送至废料区，2S后，升降气缸复位；当视觉传感器HSOUT0无输入信号时表明工件合格，则步进电机带动传动机械手前移，当碰到前限位开关时，1S后，传动升降气缸下降，3S后，传动机械手松开，将工件放至滑台，2S后，传动升降气缸复位。10、视觉单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求42（2）I/O分配表6-6视觉单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号启动按钮SB1X0步进电机脉冲信号Y0前限位X1步进电机方向信号Y1后限位X2传动升降气缸Y2HSOUT0X3传动机械手Y3TRG-Y4（3）接线图（2）I/O分配表6-6视觉单元步进电机I/O分配表输入4310、组装单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求 按下复位按钮SB1，X轴、Y轴步进电机工作，当X轴、Y轴步进电机运行至各自的零点时停止工作。（2）I/O分配表6-7组装单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号复位按钮SB1X0X轴步进电机脉冲信号Y0X轴右限位X1X轴步进电机方向信号Y1Y轴后限位X2Y轴步进电机脉冲信号Y2Y轴步进电机方向信号Y310、组装单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（44（3）接线图（3）接线图4511、存储单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求按下启动按钮SB1，，机械手夹紧，步进电机运行至上限位停止，5S后，步进电机下降N1个脉冲，到达仓架的第三层高度，5S后，推进气缸工作，到达前限位时，2S后，机械手松开，2S后，推进气缸复位；当碰到后限位开关，10S后，继续下降N2个脉冲，到达仓架的第二层高度，10S后，继续下降N3个脉冲，到达仓架的第一层高度，步进电机停止工作。（2）I/O分配表6-8存储单元步进电机I/O分配表输入输出代号输入点编号代号输出点编号启动按钮SB1X0Z轴步进电机脉冲信号Y0上限位X1Z轴步进电机方向信号Y1前限位X2推进气缸Y2后限位X3机械手Y311、存储单元步进电机与执行器件综合功能测试（1）任务要求（46（3）接线图（3）接线图47四、实施步骤1、步进电机正反转控制一（1）关闭电源，按照图6-2接线；（2）选择三菱控制系统，打开电源；（3）双击GX-Developer快捷方式，新建工程，FLC系列FXCPU，PLC类型FX2N（C），输入参考程序1并将其下载到PLC中；（4）调试 按下开启按纽SB10,步进电机正转，带动机械手或气动手指前行，按下方向