运动控制与伺服驱动技术及应用 课件-第3章 S7-200 PLC伺服运动控制

运动控制与伺服驱动技术及应用

中国智能制造挑战赛运动控制与伺服驱动技术及应用

第1章运动控制技术

第2章机器人运动控制算法

第3章S7-200PLC伺服运动控制

第4章SINAMICST-CPU与S120的运动控制

第5章运动控制综合实训2第3章S7-200PLC伺服运动控制3.1运动控制器与驱动器运动控制器是运动控制系统的核心，可以是专用控制器，但一般都是采用具有通信能力的智能装置，如工业控制计算机（IPC）或可编程逻辑控制器（PLC）等。PLC运动控制系统采用PLC作为运动控制器，驱动器为变频器、伺服电机驱动器、步进电机驱动器等。3第3章S7-200PLC伺服运动控制3.2西门子S7-200PLC运动控制实验装置4第3章S7-200PLC伺服运动控制

3.2西门子S7-200PLC运动控制实验装置5第3章S7-200PLC伺服运动控制3.3案例1：自动输送分拣线3.3.1西门子MM420变频器1）MM420变频器的电气连接2）MM420变频器复位的方式（1）设定P0010=30(出厂设置)（2）设定P0970=1，所有参数自动复位成缺省设置，约需要60秒。6功率接线端子控制端子第3章S7-200PLC伺服运动控制3）MM420变频器的控制方式（1）BOP控制

a.参数P1000=1，输出频率由BOP的按钮设定;

b.手动操作基本操作面板BOP控制变频器，实现电动机启动、停止、换向、调速等功能。（2）外部开关和电位器控制

a.参数P1000=2，输出频率由端子3、4之间输入的模拟电压（0-10V）设定;

b.通过外部的开关连接变频器的数字输入端子DIN1、DIN2，输入控制命令；

c.通过外部电位器（可调电阻）连接变频器的模拟输入端子AIN+、AIN-，输入频率设定值。（3）外部开关实现多段速控制

a.参数P1000=3，输出频率由固定频率设定。

b.通过外部的开关连接变频器的数字输入端子DIN1、DIN2、DIN3；

c.通过外部开关的组合通断输入端子的状态实现电动机速度的有机调速。7第3章S7-200PLC伺服运动控制4）MM420变频器参数快速设置流程图

8第3章S7-200PLC伺服运动控制5）BOP方式控制电机运行的操作方法a、按下绿色启动按钮，电动机起动并保持停止状态。b、按下“数值增加”按钮提高频率，电动机转动，其速度逐渐增加到50Hz。c、当变频器的输出频率达到50Hz时，按下“数值减小”按钮，电动机的速度及其显示值逐渐下降。d、按下“方向按钮”，可以改变电动机的转动方向。e、按下红色按钮，电动机停车。注：如需要按下变频器启动按钮时电动机就以某速度运行，可以在以上设置的基础上，设定P1040=设定值（频率），具体操作步骤为：a、设定P0003=2（因为P1040参数的访问级是2级）b、设定P1040=20（MOP的设定频率值20Hz）9第3章S7-200PLC伺服运动控制6）外部开关和电位器控制方式的参数设置10第3章S7-200PLC伺服运动控制7）外部开关多段速控制---设置数字输入端子11第3章S7-200PLC伺服运动控制8）外部开关多段速控制---设置固定频率12第3章S7-200PLC伺服运动控制例3-1：直接选择方式要求利用3个开关控制一台三相交流异步电动机以35Hz频率运行，同时要求具有启停、反向功能。13设置顺序参数代号设置值说明1P001030调出出厂设置参数2P09701恢复出厂值3P00032参数访问级4P00101快速调试5P01000选择Kw单位，工频50Hz6P0304380电动机的额定电压V7P03050.13电动机的额定电流A8P03070.01电动机的额定功率Kw9P031050电动机的额定频率Hz10P03111250电动机的额定速度RPM11P07002选择命令源（外部端子控制）12P07011数字端子1的功能（正向开关）13P070212数字端子2的功能（反向）14P070315数字端子3的功能（直接选择）15P10003选择频率设定值（固定频率）16P100335设定固定频率3的数值（35Hz）17P10800电动机最小频率Hz18P108250电动机最大频率Hz19P11202斜坡上升时间s20P11212斜坡下降时间s21P39001结束快速调试第3章S7-200PLC伺服运动控制例3-2：直接选择+ON方式要求利用3个开关控制一台三相交流异步电动机分3段速运行，同时要求具有反向功能，试着设置合适的参数值。14设置顺序参数代号设置值说明1P001030调出出厂设置参数2P09701恢复出厂值3P00032参数访问级4P00101快速调试5P01000选择Kw单位，工频50Hz6P0304380电动机的额定电压V7P03050.13电动机的额定电流A8P03070.01电动机的额定功率Kw9P031050电动机的额定频率Hz10P03111250电动机的额定速度RPM11P07002选择命令源（外部端子控制）12P070116数字端子1的功能（直接选择+ON）13P070212数字端子2的功能（反向）14P070316数字端子3的功能（直接选择+ON）15P10003选择频率设定值（固定频率）16P100110设定固定频率1的数值（10Hz）17P100330设定固定频率3的数值（30Hz）18P10800电动机最小频率Hz19P108250电动机最大频率Hz20P11202斜坡上升时间s21P11212斜坡下降时间s22P39001结束快速调试第3章S7-200PLC伺服运动控制例3-3：BCD码选择+ON方式要求利用3个开关控制一台三相交流异步电动机分7段速运行，同时要求具有反向功能，试着设置合适的参数值。15设置顺序参数代号设置值说明1P001030调出出厂设置参数2P09701恢复出厂值3P00032参数访问级4P00101快速调试5P01000选择Kw单位，工频50Hz6P0304380电动机的额定电压V7P03050.13电动机的额定电流A8P03070.01电动机的额定功率Kw9P031050电动机的额定频率Hz10P03111250电动机的额定速度RPM11P07002选择命令源（外部端子控制）12P070117数字端子1的功能（BCD选择+ON）13P070217数字端子2的功能（BCD选择+ON）14P070317数字端子3的功能（BCD选择+ON）15P070412AIN+端子的功能（反转）16P10003选择频率设定值（固定频率）17P100110设定固定频率1的数值（10Hz）18P100215设定固定频率2的数值（15Hz）19P100320设定固定频率3的数值（20Hz）20P100425设定固定频率4的数值（25Hz）21P100530设定固定频率5的数值（30Hz）22P100635设定固定频率6的数值（35Hz）23P100740设定固定频率7的数值（40Hz）24P10800电动机最小频率Hz25P108250电动机最大频率Hz26P11202斜坡上升时间s27P11212斜坡下降时间s28P39001结束快速调试第3章S7-200PLC伺服运动控制3.3.2案例1总体说明1.任务要求为某企业设计一条工件自动传送、分拣系统，用来运送金属工件和橡胶工件，并能够自动将两种工件分拣到不同的物料存储区域。根据客户给出的技术要求，综合考虑生产工艺、经济成本、机械结构、控制方式、环保水平等条件，设计出安全可靠、性价比好、易用性高的系统方案，并给出系统的设计图纸和控制程序。2.技术要求（1）工件材质：铝、橡胶；（2）工件外形尺寸：圆柱体，直径300mm，高200mm；（3）上料方式：手动上料，无需设计；（4）传送方式：上料后自动开始高速传送，在工件到达分拣工位之前自动转为低速传送，分拣完成后自动停止；（5）分拣方式：铝质工件存放至系统前置料仓，橡胶工件存放至系统后置料仓；（6）控制系统：采用PLC作为下位机，安装组态软件的工控机作为上位机；（7）控制模式：全自动启停控制，或上位机远程控制；16第3章S7-200PLC伺服运动控制3.案例1系统总体设计本案例基于PLC、变频器、交流减速电机来实现输送带的传输控制，达到输送带启停、调速的功能，完成自动分拣橡胶工件/铝工件的目的。17第3章S7-200PLC伺服运动控制4.案例1的变频器参数18设置顺序参数代号设置值说明1P001030调出出厂设置参数2P09701恢复出厂值3P00032参数访问级4P00101快速调试5P01000选择Kw单位，工频50Hz6P0304380电动机的额定电压V7P03050.13电动机的额定电流A8P03070.01电动机的额定功率Kw9P031050电动机的额定频率Hz10P03111250电动机的额定速度RPM11P07002选择命令源（外部端子控制）12P070116数字端子1的功能（直接选择+ON）13P070216数字端子1的功能（直接选择+ON）14P070312数字端子2的功能（反向）15P10003选择频率设定值（固定频率）16P100110设定固定频率1的数值（10Hz）17P100240设定固定频率2的数值（40Hz）18P10800电动机最小频率Hz19P108250电动机最大频率Hz20P11202斜坡上升时间s21P11212斜坡下降时间s22P39001结束快速调试第3章S7-200PLC伺服运动控制3.4案例2：直线往复运动工作台3.4.1步进电机运动控制1.步进电机：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。2.永磁式步进电机：一般为两相，转矩和体积较小，步距角一般为7.5度或15度。

3.反应式步进电机：一般为三相，可实现大转矩输出，步距角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。

4.混合式步进电机：混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相、三相和五相：两相步距角为1.8度，而五相步距角为0.72度，三相步进电机步矩角为1.2度。19第3章S7-200PLC伺服运动控制PLC与步进驱动器的连接

20第3章S7-200PLC伺服运动控制S7-200PLC-步进电机电气连接

21第3章S7-200PLC伺服运动控制3.4.2案例2总体说明1.任务要求为某企业设计一条工件自动往复运动工作台，用来在不同直线工位件运送工件。根据客户给出的技术要求，综合考虑生产工艺、经济成本、机械结构、控制方式、环保水平等条件，设计出安全可靠、性价比好、易用性高的系统方案，并给出系统的设计图纸和控制程序。2.技术要求（1）工件外形尺寸：圆柱体，直径300mm，高200mm；（2）上料方式：手动上料，无需设计；（3）传送方式：系统上电后自动复位工作台，采用滚珠丝杆传动方式，导程0.5mm，在两个不同工位之间往复运行；（4）控制系统：采用PLC作为下位机，安装组态软件的工控机作为上位机；（5）控制模式：全自动启停控制，或上位机远程控制；22第3章S7-200PLC伺服运动控制3.系统总体设计本案例基于PLC、滚珠丝杆、步进电机及其驱动器来实现工作台的定位控制，达到工作台往复运动的功能。23第3章S7-200PLC伺服运动控制4.案例2的PLC程序设计程序由主程序Main、子程序SBR0、SBR1组成。24第3章S7-200PLC伺服运动控制3.5案例3：精确转盘定位3.5.1电气伺服运动控制思考：1.伺服系统有几种控制模式？分别是？2.伺服系统一般有几个控制环？分别是？

25第3章S7-200PLC伺服运动控制3.5案例3：精确转盘定位3.5.2伺服运动控制的系统配置电气伺服运动控制系统主要涉及步进电机、伺服电机的控制，其配置一般由伺服控制器、驱动器和驱动元件(或称执行元件伺服电机)组成。伺服运动控制系统的结构模式一般是：控制装置+驱动器+伺服电机。

26第3章S7-200PLC伺服运动控制3.5案例3：精确转盘定位3.5.3伺服驱动器

27第3章S7-200PLC伺服运动控制3.5案例3：精确转盘定位伺服驱动与变频驱动的区别

28第3章S7-200PLC伺服运动控制3.5案例3：精确转盘定位3.5.3伺服驱动器---欧姆龙（OMRON）R88D-GT02H

29第3章S7-200PLC伺服运动控制3.5.4案例3总体说明1.任务要求为某企业设计一条工件加工旋转工作台，用来在圆周的不同角度上装配工件。根据客户给出的技术要求，综合考虑生产工艺、经济成本、机械结构、控制方式、环保水平等条件，设计出安全可靠、性价比好、易用性高的系统方案，并给出系统的设计图纸和控制程序。2.技术要求（1）工件外形尺寸：圆柱体，直径300mm，高200mm；（2）上料方式：手动上料，无需设计；（3）传送方式：系统上电后自动复位工作台，采用涡轮蜗杆减速传动方式，减速比30：1，圆周运动；（4）控制系统：采用PLC作为下位机，安装组态软件的工控机作为上位机；（5）控制模式：全自动启停控制，或上位机远程控制；30第3章S7-200PLC伺服运动控制3.系统总体设计本案例基于PLC、涡轮蜗杆减速器、步进电机及其驱动器来实现转盘的定位控制，达到精确控制转盘旋转角度的功能。