《电气控制与S7-1200PLC应用》课件 第9章步进电动机控制

第9章步进电动机控制9.1步进驱动系统9.2步进电动机控制的组态与调试9.3步进电动机控制指令及应用

本章内容9.1步进驱动系统9.1.1步进电动机将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。步进电动机（脉冲电动机）9.1步进驱动系统9.1.1步进电动机步进电动机的基本原理电脉冲信号（数字信号）脉冲频率速度/加速度（调速控制）脉冲个数角位移量（定位控制）通电顺序旋转方向（正反转控制）步进电机定子绕组+永磁转子定子绕组通电产生矢量磁场磁场相互作用转子跟随旋转步距角固定角度步进角位移输出精确位置+可控速度+方向9.1步进驱动系统步进电动机的主要参数9.1.1步进电动机参数说明常用值相数电机内部线圈组数2相、3相、5相步距角每脉冲信号转动角度2相：1.8°/0.9°；3相：1.2°；5相：0.72°保持转矩通电静止时锁定转子的力矩—（核心参数，低速力矩接近此值）定位转矩断电状态下转子自锁定力矩—额定电压工作电压（由驱动器决定）12V、24V、48V额定电流每相绕组最大持续电流1A、2A、5A最大启动频率负载下直接启动的最高脉冲频率—最大运行频率加速后可持续运行的最高脉冲频率受电感限制，高速扭矩下降9.1步进驱动系统9.1.2步进驱动器步进驱动器：控制步进电机的核心部件。主要作用：将来自PLC等控制器的信号（如脉冲、方向）转换为电机所需的电流和相位驱动信号，从而精确控制步进电机的运动，将弱控制信号转换为电机所需的高电流，防止过流、过热、短路等保护功能，通过细分、半流模式等提高运行平稳性和能效。9.1步进驱动系统9.1.2步进驱动器无细分步进驱动器：主要靠选择不同相数的步进电机来满足对步距角的要求。细分步进驱动器：通过驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关。驱动器将PLC等控制器发来的每个脉冲按驱动器设定的细分倍数后对电机进行控制，将电机的步距角按照细分倍率进行缩小。通常细分有2、4、8、16、32、64、128、256。9.1步进驱动系统9.1.2步进驱动器两相步进电机的基本步距角是1.8°，即一个脉冲电机旋转1.8°。如果没有细分，则是200个脉冲步进电机旋转一圈360°，若驱动器细分设置为32，则脉冲当量1.8°/32=0.05625°，或者理解为细分为32倍时，步进电机驱动器需要输出200*32=6400个脉冲步进电机才转一圈。9.1步进驱动系统9.1.2步进驱动器电源输入端（24V）电动机绕组连接端（接步进电动机）控制信号接线端（接PLC输出端）拨码开关设置细分、电流等9.1步进驱动系统9.1.3步进驱动系统图步进驱动系统的接线图9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.1CPU模块的PTO设置S7-1200本体及信号板的最大的开环轴个数为4，该值不能扩展。如果需要控制多个轴，并且对轴与轴之间的配合动作要求不高的情况下，可以使用多个S7-1200CPU，这些CPU之间通过以太网的方式进行通信。图CPU属性中配置PTO9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.1CPU模块的PTO设置图参数分配图PTO硬件输出设置9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

添加工艺对象9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

基本参数-常规图

基本参数-驱动器9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

扩展参数-机械图

扩展参数-位置限制9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

扩展参数-动态-常规图

扩展参数-动态-急停9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

扩展参数-回原点-主动图

扩展参数-回原点-被动9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

参数视图9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.3轴工艺对象调试轴的调试通过轴控制面板实现，在手动模式下移动轴、优化轴设置和测试系统。只有与CPU建立在线连接后，才能使用轴控制面板。9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.3轴工艺对象调试图

激活主控制窗口图

轴控制面板9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.3轴工艺对象调试图

点动调试窗口图

激活后的控制面板9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.3轴工艺对象调试图

定位调试窗口图

回原点调试窗口9.3步进电动机控制指令及应用S7-1200提供了工艺

>MotionControl指令集，实现对步进电机的控制。9.3步进电动机控制指令及应用（1）MC_Power启用/禁止轴a）轴启用正常b）轴错误状态图MC_Power指令9.3步进电动机控制指令及应用（2）MC_Reset确认错误，重新启动工艺对象图MC_Reset指令9.3步进电动机控制指令及应用（3）MC_Home归位轴，设置起始位置图MC_Home指令9.3步进电动机控制指令及应用（4）MC_Halt暂停轴图MC_Halt指令9.3步进电动机控制指令及应用（5）MC_MoveAbsolute以绝对方式定位轴图MC_MoveAbsolute指令（6）MC_MoveRelative以相对方式定位轴图MC_MoveRelative指令9.3步进电动机控