运动控制技术全套课件

第一章三菱FX系列PLC主编：倪志莲严春平12主要知识点及学习要求了解FX系列PLC的型号含义，能完成硬件接线掌握PLC的基本指令及编程方法掌握PLC的常用应用指令及编程方法掌握顺序控制方法及SFC图编程第一章三菱FX系列PLC1.1三菱FX系列PLC的硬件及接线1.1.1三菱FX系列PLC的基本单元3（a）FX1S系列

（b）FX1N系列

（c）FX2N系列

（d）FX3U系列1.1三菱FX系列PLC的硬件及接线1.1.1三菱FX系列PLC的基本单元4

FX3U系列三菱PLC是第三代微型可编程控制器。内置高达64K大容量的RAM存储器，处理速度高达0.065μS/基本指令，控制规模可达16~384(包括CC-LINKI/O)点，内置独立3轴100kHz定位功能(晶体管输出型)，基本单元左侧均可以连接功能强大简便易用的适配器。1.1三菱FX系列PLC的硬件及接线1.1.1三菱FX系列PLC的基本单元5FX3U系列可编程控制器型号格式如下：

FX3U—□□

M

□/□系列名I/O总点数R/ES：AC电源/DC24V输入/继电器输出T/ES：AC电源/DC24V输入/晶体管（漏型）输出T/ESS：AC电源/DC24V输入/晶体管（源型）输出S/ES：AC电源/DC24V输入/晶闸管（SSR）输出R/DS：DC电源/DC24V输入/继电器输出T/DS：DC电源/DC24V输入/晶体管（漏型）输出T/DSS：DC电源/DC24V输入/晶体管（源型）输出R/UA1：AC电源/AC100V输入/继电器输出基本单元1.1三菱FX系列PLC的硬件及接线1.1.1三菱FX系列PLC的基本单元面板结构6PLC型号面板盖输入端子盖板输出端子盖板输出指示灯输入指示灯编程器接口功能扩展板盖板电池盖板运行状态指示灯扩展模块连接器盖板模式切换开关1.1三菱FX系列PLC的硬件及接线1.1.1三菱FX系列PLC的基本单元PLC的状态指示灯71.1三菱FX系列PLC的硬件及接线1.1.2三菱FX3U系列PLC的扩展单元和扩展模块

输入/输出扩展单元型号含义81.1三菱FX系列PLC的硬件及接线1.1.2三菱FX3U系列PLC的扩展单元和扩展模块

输入/输出扩展模块型号含义91.1三菱FX系列PLC的硬件及接线三菱FX系列PLC的I/O接线101.1三菱FX系列PLC的硬件及接线三菱FX系列PLC的I/O接线PLC的输入接线图111.1三菱FX系列PLC的硬件及接线三菱FX系列PLC的I/O接线PLC的输出接线图12继电器输出晶体管输出1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.1三菱FX系列常用编程元件及数据结构1.编程元件13（1）输入继电器（X）输入继电器与输入端相连，它是专门用来接受PLC外部开关信号的元件。PLC通过输入接口将外部输入信号状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储在输入映象寄存器中。输入继电器必须由外部信号驱动，不能用程序驱动，所以在程序中不可能出现其线圈。由于输入继电器（X）为输入映象寄存器中的状态，所以其触点的使用次数不限。它们一般位于机器的上端。FX系列PLC的输入继电器以八进制进行编号，比如X000～X007，X010～X017，X020～X027，输入电路的时间常数一般小于10ms。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.1三菱FX系列常用编程元件及数据结构1.编程元件14（2）输出继电器（Y）PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制，输出继电器的外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开/常闭触点供内部程序使用。输出继电器的电子常开/常闭触点使用次数不限。输出电路的时间常数是固定的。各基本单元都是八进制输出，比如Y000～Y007，Y010～Y017，Y020～Y027。一般位于机器的下端。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.1三菱FX系列常用编程元件及数据结构1.编程元件15（3）辅助继电器（M）PLC内有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动。辅助继电器也称中间继电器，它与外部信号无任何联系，只供内部编程使用。辅助继电器以十进制进行编号。①通用辅助继电器：M0～M499共500点。②断电保持辅助继电器：M500～M1023共524点。③特殊辅助继电器M8000（运行监视）M8002（初始化脉冲）M8011～M8014分别是10ms，100ms，1s和1min时钟脉冲。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.1三菱FX系列常用编程元件及数据结构1.编程元件16（4）定时器（T）在PLC内的定时器是根据时钟脉冲进行计数实现的，当所计时间达到设定值时，其输出触点动作，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms。定时器可以用常数K作为设定值，也可以用数据寄存器（D）的内容作为设定值。定时器地址范围如下：100ms定时器：T0～T199，共200点，设定值：0.1～3276.7秒；10ms定时器：T200～T245，共46点，设定值：0.01～327.67秒；1ms累计定时器：T245～T249，共4点，设定值：0.001～32.767秒；100ms累计定时器：T250～T255，共6点，设定值：0.1～3276.7秒。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.1三菱FX系列常用编程元件及数据结构1.编程元件17（5）计数器（C）FX系列PLC中共有256个计数器，可对PLC内部信号进行计数，其地址为C0～C255。这些计数器分为三大类：C0～C199为200个16位加计数器；C200～C234为35个32位增减计数器；C235～C255为21个高速计数器。（6）数据寄存器（D）数据寄存器用于存放各种数据。FX3U中每一个数据寄存器都是16bit（最高位为正、负符号位），也可用两个数据寄存器合并起来存储32bit数据（最高位为正、负符号位）。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.1三菱FX系列常用编程元件及数据结构2.数据结构18（1）常数①十进制数十进制数表示时会在这些十进制数前面加“K”，如“K100”。②二进制数与十六进制PLC在进行控制参数设定时，常会采用二进制数对某一位进行设定。在指令中写入操作数时，常将二进制数转换为十六进制数作为操作数写入。十六进制数表达时，会在前面加“H”，如“H0F”。③浮点数FX3U系列PLC具有浮点数运算处理功能，能进行高精度的计算。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.1三菱FX系列常用编程元件及数据结构2.数据结构19（2）位软元件的组合对于X、Y、M、S只能处理ON/

OFF两种信息的软元件，称为位软元件。对于T、C、D等能处理16位或32位数据的软元件，称为字软元件。对于位软元件可以通过组合成以4位为单位不同长度的存储单元，进行数据处理，使用“Kn+起始软元件号”来表示。例如：K1Y0，表示Y0-Y3组合的4位数据存储单元；

K2M0，表示M0-M7组合的8位数据存储单元。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.1三菱FX系列常用编程元件及数据结构2.数据结构20（3）字软元件的位如果要使用字软元件D中的某一个位，可以使用“字软元件编号.位编号”进行设定，其中位编号按16进制0-F编号。例如：D0.F，表示数据寄存器D0的第15位。（4）缓冲寄存器BFM地址如果要对BFM进行读写操作，可以使用“特殊功能模块或特殊功能单元的模块号（U）+BFM编号（\G）”指定地址。例如：U0\G0，表示模块号为0的特殊功能模块或特殊功能单元的BFM#0的地址。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.2位逻辑指令编程1.位元件的串联、并联及混联21常开触点常闭触点线圈取反1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.2位逻辑指令编程2.边沿检测指令22上升沿检测下降沿检测边沿检测指令可在元件的上升沿或下降沿进行检测，并接通相应编程元件一个扫描周期。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.2位逻辑指令编程3.置位与复位指令（SET/RST）23置位指令复位指令置位与复位指令可用于对指定编程元件进行置位和清零操作。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.2位逻辑指令编程4.微分指令（PLS/PLF）24上升沿检测指令下降沿检测指令微分指令可用于对输入信号进行上升沿或下降沿检测，并使编程元件产生一个扫描周期脉冲。1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.3定时器、计数器指令编程1.定时器25类型时基地址定时范围通用型定时器100msT0-T1990.1-3276.7s10msT200-T2450.01-327.67s1msT256-T5110.001-32.767s累计型定时器1msT246-T2490.001-32.767s100msT250-T2550.1-3276.7s1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.3定时器、计数器指令编程1.定时器26普通定时器累计定时器1.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.3定时器、计数器指令编程2.计数器27类型计数范围工作方式地址16位增计数器0-32767一般用C0-C99停电保持用C100-C19932位增/减计数器－2147438648～＋2147483647一般用C200-C219停电保持用C220-C234高速计数器－2147438648～＋2147483647单相单计数输入C235-C245单相双计数输入C246-C250双相双计数输入C251-C2551.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.3定时器、计数器指令编程2.计数器16位计数器工作原理281.2三菱FX系列PLC的基本指令1.2.3定时器、计数器指令编程2.计数器32位增减计数器工作原理29X12断开时，为加计数器

X12接通时，为减计数器

1.3三菱FX系列PLC的应用指令应用指令适用于工业自动化控制中的数据运算和特殊处理。这些应用指令实际上是许多功能不同的子程序，它们大大地扩大了可编程控制器的应用范围，实现更复杂过程控制系统的闭环控制。30X0FNC20(D)ADD(P)D0K123D2S1S2D功能代号

助记符

脉冲/连续执行指示数据长度指示源操作数

目标操作数1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.1程序控制类指令31FNCNO.指令助记符功能00CJ条件跳转01CALL子程序调用02SRET子程序返回06FEND主程序结束1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.1程序控制类指令1.条件跳转指令CJ32

条件跳转指令CJ用于跳过顺序程序中的某一部分，以控制程序的流程。条件跳转指令操作数为指针标号P0~P4095，其中P63为END所在步序，不需标记。示例：1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.1程序控制类指令2.子程序调用CALL及返回SRET指令33

子程序调用指令CALL的操作数为指针标号P0~P4095（P63除外），子程序返回指令SRET无操作数，常用于子程序的最后。示例1：示例2：1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.2算术运算类指令34FNCNO.指令助记符功能20ADDBIN加法21SUBBIN减法22MULBIN乘法23DIVBIN除法24INCBIN加一25DECBIN减一1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.2算术运算类指令1.加法运算指令ADD2.减法运算指令SUB35

加法指令是将指定源地址中的二进数相加，其结果送到指定目标地址中。示例：

加法操作指令影响3个常用标志，即M8020零标志、M8021借位标志、M8022进位标志。示例：1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.2算术运算类指令3.乘法运算指令MUL36

乘法指令是将指定的源地址中的二进制数相乘，结果送到指定的目标地址中去。乘法指令分为16位和32位两种运算。示例：

当X0=ON时，(D0)×(D2)→(D5，D4)。虽源操作数是16位，目标操作数却是32位。例如：当(D0)=8，(D2)=9时，(D5，D4)=72。最高位为符号位，0为正，1为负。若为32位运算，指令为(D)MUL。此时源操作数为32位，目标操作数为64位。1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.2算术运算类指令4.除法运算指令DIV37

除法指令是将指定的源地址中二进制数相除，[S1]为被除数，[S2]为除数，商送到指定的目标地址[D]中，余数送到[D]的下一个目标地址[D+1]中。示例：1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.2算术运算类指令5.加1指令INC和减1指令DEC38示例：

当条件X0由OFF→ON时，D10中的数自动加1；X1由OFF→ON时，D12中的数自动减1。这两条指令在中都是脉冲执行型，X0，X1在ON时只执行一次自动加1或减1。若用连续指令（不带P），则X0、X1在ON时每个扫描周期都会自动加1或减1。1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.3传送比较类指令39FNCNO.指令助记符功能10CMP比较11ZCP区间比较12MOV传送18BCD二进制转BCD19BINBCD转二进制1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.3传送比较类指令1.比较指令CMP40示例：

CMP指令有三个操作数：两个源操作数[S1]和[S2]，一个目标操作数[D]，该指令将[S1]和[S2]进行比较，结果送到[D]中。1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.3传送比较类指令2.区间比较指令ZCP41示例：

ZCP指令有四个操作数：三个源操作数[S1]、[S2]和[S]，一个目标操作数[D]，该指令将[S]中的数据和[S1]、[S2]构成的区间数据进行比较，结果送到[D]中。1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.3传送比较类指令3.传送指令MOV42示例：

MOV指令是将指定的源地址[S]中的数据传送到目标地址[D]中。MOV指令分16位传送和32位传送。1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.4浮点数处理指令43功能号指令记号功能49FLT整数转换成浮点数129INT浮点数转换成整数112EMOV浮点数数据传送120EADD浮点数加121ESUB浮点数减122EMUL浮点数乘123EDIV浮点数除1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.4浮点数处理指令1.整数→二进制浮点数转换指令FLT44示例：

当条件X0由OFF→ON时，D10中的整数被自动转换为16位二进制浮点数，结果存入D12中。若FLT指令采用32位格式，则将(D11，D10)中的整数转换为32位二进制浮点数，存入(D13，D12)中。1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.4浮点数处理指令2.二进制浮点数→整数转换指令INT45示例：

当条件X0由OFF→ON时，D10中的浮点数被自动转换为16位二进制整数，小数部分省去，结果存入D12中。若INT指令采用32位格式，则将(D11，D10)中的浮点数转换为32位二进制整数，小数部分省去，存入(D13，D12)中。1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.4浮点数处理指令3.常用二进制浮点数运算指令46示例：

将D0和D22中的整数进行除法运算，再乘34.5，得到的计算结果转化为32位整数存入（D15，D14）中。1.3三菱FX系列PLC的应用指令1.3.6基于GXwork2仿真案例控制要求：按下启动按钮X0，Y10控制的1号电机开始运行30s，然后自动断电，同时Y11控制的2号电机开始通电，15s后自动断电。47模拟器启动481.4PLC的顺序设计1.4.1顺序功能图49

所谓顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，生产过程中的各个执行机构自动的有序地工作。1.4PLC的顺序设计1.4.1顺序功能图50单序列选择序列并行序列1.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程1.工程建立511.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程2.梯形图块编程521.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程3.新建SFC块531.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程4.SFC块编程（1）新增步541.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程4.SFC块编程（2）新增转换551.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程4.SFC块编程（3）新增跳转561.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程4.SFC块编程（4）动作的编程（5）转换的编程57S0步动作：转换条件0：1.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程5.选择序列及并行序列编程（1）选择序列及并行序列开始581.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程5.选择序列及并行序列编程（2）选择序列及并行序列结束591.4PLC的顺序设计1.4.2三菱PLC的顺控图（SFC）编程5.选择序列及并行序列编程（3）完成后的选择序列及并行序列6061本章结束，谢谢大家！第二章三菱GOT1000触摸屏及应用主编：倪志莲严春平6263主要知识点及学习要求了解三菱GOT1000触摸屏的型号含义及外部接口掌握三菱GOT1000触摸屏的画面设计方法掌握三菱GOT1000触摸屏的仿真与调试第二章三菱GOT1000触摸屏及应用2.1三菱触摸屏简介2.1.1三菱GOT1000触摸屏型号及分类触摸屏是目前PLC控制系统中最常用的一种人机交互方式。它具有使用直观方便、坚固耐用、响应速度快、节省空间、易于交流等优点。按照触摸屏的工作原理和传输信息介质的不同，触摸屏可以分为电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏、表面声波式触摸屏及近场成像（NFI）式触摸屏五种。642.1三菱触摸屏简介2.1.1三菱GOT1000触摸屏型号及分类三菱GOT（GraphicOperationTerminal，图形操作终端）是一种安装在控制面板或操作面板的表面上并连接到可编程控制器的触摸屏，在其监视屏幕上可进行开关操作、指示灯、数据显示、信息显示和其他一些原由操作面板执行的操作，而且可以监视各种设备的状态、改变PLC中的数据。652.1三菱触摸屏简介2.1.1三菱GOT1000触摸屏型号及分类GOT1000系列产品型号含义662.1三菱触摸屏简介2.1.2GT1155触摸屏硬件介绍GT1155是一块320240分辨率、高清淅度的STN液晶显示屏，其显示器尺寸为5.7英寸，触摸键数300个/画面，键尺寸最小16×16，同时按下点数最多2点，使用寿命100万次以上。内置3MB标准内存及CF卡，可实现10万次写入。内置RS-422、RS-232和USB三种接口。672.1三菱触摸屏简介2.1.2GT1155触摸屏硬件介绍GT1155背面接口682.1三菱触摸屏简介2.1.2GT1155触摸屏硬件介绍GOT的画面设计过程：（1）使用监视画面创建用绘图软件（GTDesigner3）创建用于GOT显示的工程数据（画面数据、部件数据、报警设置等）。（2）通过USB电缆、RS-232电缆、以太网电缆或CF卡将已创建的工程数据传送至GOT。（3）连接PLC与触摸屏，开始监视。692.1三菱触摸屏简介2.1.3主菜单的显示操作70未下载工程数据显示主菜单工程数据已下载调出主菜单2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.1软件界面构成71

1.软件的启动2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.1软件界面构成722.进入向导2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.2画面编辑界面介绍73标题栏工具栏菜单栏画面编辑区树状图属性表状态栏2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.3画面的编辑74案例：以GT1155触摸屏为例，建立两个画面，一个由开关指示灯构成的变频器多段速运行监控画面。另一个是由数据输入/输出构成的参数设定画面。2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.3画面的编辑75文本的编辑：单击菜单栏的“图形”，选择“文本”，在编辑区单击，打开文本编辑对话框。2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.3画面的编辑76指示灯的编辑：单击菜单栏中的“对象”，选择“指示灯”/“位指示灯”，双击指示灯后，弹出位指示灯设置对话框。位置1：可进行图形属性的修改位置2：可进行图形样式的修改位置3：输入连接PLC的变量2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.3画面的编辑77指示灯的编辑：还可进行指示灯显示文本的编辑2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.3画面的编辑78按钮的编辑：单击菜单栏中的“对象”，选择“开关”/“位开关”，鼠标在空白处单击一下，出现一个矩形，双击矩形后，弹出位开关设置对话框，进入软元件号及动作的设置。2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.3画面的编辑79按钮的编辑：切换到“基本设置”/“文本”，进行按钮文本的输入。还可以修改开关的颜色及样式，操作方法与指示灯相同。2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.3画面的编辑80画面切换的编辑：单击菜单栏的“对象”，选择“开关”/“画面切换开关”，双击这个画面切换开关，打开画面切换开关设置对话框，选择切换的画面编号。2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.3画面的编辑81数值显示/输入的编辑：在菜单栏中的“对象”中选择“数值显示/输入”—“数值显示”，在画面编辑区单击，出现“”，将其调整到合适的位置。用鼠标双击，出现数据显示对话框。位置1：数值显示选择位置2：数值输入选择位置3：连接PLC的变量位置4：显示格式设置2.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.4触摸屏仿真（1）启动PLC编程软件GX-Works2中PLC仿真器单击图标“”，起动仿真器，822.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.4触摸屏仿真（2）启动GX-Designer3触摸屏仿真器。点击菜单中的“工具”，选择“模拟器”/“启动”，触摸屏仿真软件启动。832.2三菱DT-Designer3画面制作软件的使用2.2.5触摸屏工程下载在GX-Designer3软件中，选择“通信”菜单中的“写入到GOT”，将进行通讯设置。若PC与触摸屏通讯成功，则会显示连接成功提示。然后将编辑好的工程下载到GT1155触摸屏中。84本章结束，谢谢大家！85第三章运动控制基础知识主编：倪志莲严春平8687主要知识点及学习要求了解运动控制系统的发展过程及组成了解调速及定位系统构成及实现方法掌握定位脉冲输出方式及脉冲当量的概念会进行电子齿轮比计算了解常用运动控制检测元件的工作原理及使用方法第三章运动控制基础知识3.1运动控制系统概述3.1.1运动控制系统的发展运动控制系统是以机械运动的驱动设备-电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子、功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动控制系统。这类系统控制电动机的转速、转矩和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。运动控制系统广泛应用于工农业生产、交通运输、国防、航空航天、医疗卫生以及家用电器、消费电子产品中。883.1运动控制系统概述3.1.1运动控制系统的发展1.运动控制系统的发展概况（1）从直流到交流运动控制系统（2）从开环到闭环运动控制系统（3）从模拟到数字运动控制系统（4）从基于PC的运动控制系统到基于网络的运动控制系统893.1运动控制系统概述3.1.1运动控制系统的发展1.运动控制系统的发展概况90阶段分类主要技术特征早期模拟步进控制器+步进电机+电液脉冲马达20世纪70年代直流模拟基于微处理器技术的控制器+大惯量直流电机20世纪80年代交流模拟基于微处理器技术的控制器+模拟式交流伺服系统20世纪90年代数字化初级数字/模拟/脉冲混合控制，通用计算机控制器+脉冲控制式数字交流伺服系统21世纪至今全数字化基于PC的控制器+网络数字通信+数字伺服系统3.1运动控制系统概述3.1.1运动控制系统的发展2.运动控制系统的发展趋势（1）更小体积（2）更少接线（3）更少部件（4）更强控制（5）更易用（6）大数据和云计算913.1运动控制系统概述3.1.2运动控制系统的组成运动控制系统通常由电动机、驱动器、控制器、上位机、机械装置、检测装置等部分组成。通过运动控制系统可以实现精确的位置、速度、加速度、力矩的控制。923.1运动控制系统概述3.1.3常用的运动控制系统构成93调速系统定位系统直流调速系统交流调速系统步进控制系统伺服控制系统按控制器类型分（1）单片机构成的运动控制系统适用于运动控制系统的功能较简单、产品批量较大，且单片机系统开发经验较丰富的用户。（2）PC机+运动控制卡构成的运动控制系统能充分利用计算机资源，可用于运动过程、运动轨迹都比较复杂且柔性比较强的机器和设备。（3）PLC构成的运动控制系统主要用于运动过程不是特别复杂、运动轨迹相对固定的设备。（4）专用运动控制系统主要是指专用的数控系统，一般都是针对专用设备，如数控车床、数控铣床等。943.2交直流调速系统将调节电动机转速以适应生产要求的过程称之为调速。3.2.1直流调速系统95直流他励电动机的转速公式n—转速；Ud—电枢电压；Id—电枢电流；Rd—电枢回路电阻；Ke—电势常数；Φ—磁通量。直流电动机的调速方法有三种：①改变电枢电压——调压调速。②改变电枢回路电阻——串电阻调速③改变励磁磁通——弱磁调速3.2交直流调速系统常见的直流调速系统①开环调速系统96优点：可实现一定范围的无级调速，结构简单。缺点：不能满足高性能工作机械对性能指标的要求。3.2交直流调速系统常见的直流调速系统②单闭环调速系统97优点：既实现了系统的稳定运行和无静差调速，又限制了起动时的最大电流。缺点：不能满足系统动态性能较高的要求。3.2交直流调速系统常见的直流调速系统③直流脉宽调速系统98优点：直接将恒定的直流电压调制成可改变大小和极性的直流电压，以此作为直流电动机的电枢端电压，实现调速系统的平滑调速。它广泛地应用在中小功率的调速系统中。3.2交直流调速系统3.2.2交流调速系统99三相异步电动机的转速特性表达式n为电动机的转速；n1为旋转磁场转速；p为极对数；s为转差率。交流调速方法100交流电动机各种调速方式的特点101调速方式转子串电阻定子调压电磁离合器液力耦合器湿式离合器变极串级变频实现方法改变转子回路串入的电阻改变定子输入电压改变离合器励磁电流改变耦合器工作腔充油量改变离合器摩擦片间隙改变定子极对数改变逆变器的逆变角改变定子输入频率和电压调速性质有级无级无级无级无级有级无级无级调速范围50%-100%80%-100%10%-80%30%-97%20%-100%2、3、4、档50%-100%5%-100%响应能力差快较快差差快快快电网干扰无大无无无无较大有节能效果中中中中中高高高初始投资低较低较高中较低低中高故障处理停机不停机停机停机停机停机停机不停机安装条件易易较易场地场地易易易适用范围绕线式异步电动机绕线式异步电动机笼式异步电动机笼式异步电动机笼式异步电动机，同步电动机笼式异步电动机，同步电动机笼式异步电动机绕线式异步电动机异步电动机同步电动机3.3定位控制简介3.3.1定位控制方式102用限位开关实现的定位控制这种定位方式简单，仅需要限位开关即可，缺点是精度极差，由于断电后自由滑行，停止时间由惯性决定。即使添加制动装置用于提高定位精度，但仍不能满足要求，并且维护也不方便。3.3定位控制简介3.3.1定位控制方式103变频器双速控制实现定位控制利用变频器的多段速功能在低速时停止，系统惯性大大降低，位置精度也有了很大的提高。变频器减速停止定位精度可达±0.5-±5mm3.3定位控制简介3.3.1定位控制方式104PLC编码器高速计数实现定位控制编码器将位移信号转换成脉冲信号送入PLC的高速计数口，PLC就可以通过程序实现高、中、低速切换，使用十分方便。3.3定位控制简介3.3.1定位控制方式105位置方式定位控制使用步进电动机或伺服电动机代替普通交流电动机，使用步进或伺服驱动器代替变频器，通过PLC向驱动器发出脉冲及方向驱动信号，控制步进或伺服电动机完成定位控制。3.3定位控制简介3.3.2PLC定位控制系统的组成106（1）开环控制通过PLC输出位置控制所需要的脉冲信号和方向信号，驱动器就可以带动步进电动机工作了。PLC输出脉冲的数量决定了步进电动机运动的角度，决定了工作台运动的距离。PLC输出脉冲的频率决定了步进电动机的转速，可控制工作台的运动速度。3.3定位控制简介3.3.2PLC定位控制系统的组成107（2）半闭环控制当伺服电动机工作时，编码器会产生脉冲，用来反映伺服电动机当前的工作状态。利用编码器的输出信号将其反馈给伺服驱动器，构成闭环，PLC只负责发送高速脉冲给驱动器。3.3定位控制简介3.3.2PLC定位控制系统的组成108（3）全闭环控制在半闭环控制的基础上，将工作台实际位移量通过检测装置直接反馈到PLC上，这样就可以进行更精确的控制，避免半闭环控制的缺点。3.3定位控制简介3.3.3定位控制脉冲输出方式109（1）脉冲+方向控制一路控制信号输出高速脉冲，其频率控制运动的速度，其数量控制运动的位移；另一路信号控制运动的方向。3.3定位控制简介3.3.3定位控制脉冲输出方式110（2）正/反向脉冲控制通过两个高速脉冲分别控制正反向运动，两个脉冲频率相同，一个为正向脉冲，一个为反向脉冲。3.3定位控制简介3.3.3定位控制脉冲输出方式111（3）双相（A-B）脉冲控制由两组高速脉冲发出时的相位关系决定运动方向的控制。当A相超前B相90°相位角时，为正向运动；当B相超前A相90°相位角时，为反向运动。3.3定位控制简介3.3.3定位控制脉冲输出方式112（4）差分驱动脉冲控制两个信号的振幅相等，相位相反，称为差分信号。当差分信号送到接收端时，接收端通过比较这两个信号的差值来判断是“0”还是“1”。差分信号也有两种输出控制方式：脉冲+方向和正/反向脉冲输出。3.4脉冲当量与电子齿轮比3.4.1脉冲当量113脉冲当量定义为控制器输出一个定位脉冲时所产生的位移量。对直线运动来说是指移动的距离，对圆周运动来说是旋转的角度。脉冲当量的单位一般用μm/pls或deg/pls表示。【例3-1】如图3-17所示为电动机带动工作台直线运动的定位系统，假设PLC控制器的输出脉冲数为P，丝杠的螺距为D，编码器的分辨率为Pm，试求该系统的脉冲当量δ。3.4脉冲当量与电子齿轮比114【例3-1】如图3-17所示为电动机带动工作台直线运动的定位系统，假设PLC控制器的输出脉冲数为P，丝杠的螺距为D，编码器的分辨率为Pm，试求该系统的脉冲当量δ。设工作台的行程为d，丝杠在输入脉冲数P时转动了NS圈，则d=D×NS。而电动机旋转的圈数N就是丝杠转动的圈数NS，结论：脉冲当量与丝杠和螺距和编码器的分辨率有关，编码器分辨率越高，则脉冲当量越小，定位精度越高。3.4脉冲当量与电子齿轮比115【例3-2】如图3-19所示为电动机带动圆盘运动的定位系统，为求脉冲当量。假设PLC控制器发出P个脉冲，圆盘的转动圈数NS，圆盘转动的角度为X度，则X=360°×NS。若减速机构减速比为K：1。结论：伺服系统的脉冲当量仅与系统本身的参数（螺距D，减速比K，编码器分辨率Pm）有关，与伺服电动机接收的脉冲数无关。3.4脉冲当量与电子齿轮比3.4.2电子齿轮比116在伺服系统中，电子齿轮可看作是PLC和电动机之前的一对软齿轮。通常可以在伺服控制器中对电子齿轮比进行设置。CMX为主动轮，CDV为从动轮，假设PLC输出的脉冲数为P，电动机所接收到的脉冲数为P0。电子齿轮比（1）脉冲当量调节117【例3-3】如图3-21所示，丝杠螺距D=10mm，编码器分辨率Pm=4096，希望设置系统脉冲当量δ=1μm/pls，试设置电子齿轮比。系统的固有脉冲当量δ0【思考题1】如图3-21，丝杠螺距D=5mm，编码器分辨率Pm=10000，希望设置系统脉冲当量δ=1μm/pls，试设置电子齿轮比。电子齿轮比（2）电动机转速调节118【例3-4】某伺服电动机的额定转速为3000r/min，PLC的最大输出脉冲频率为100kHz，编码器的分辨率Pm=4096，若希望PLC输出最大脉冲频率时，电动机达到额定转速，试设定电子齿轮比。fM为控制器输出的最大脉冲频率，fM0为经过电子齿轮后的脉冲频率，则有电动机的转速nM0与脉冲频率fM0的关系电子齿轮比（2）电动机转速调节119【例3-4】某伺服电动机的额定转速为3000r/min，PLC的最大输出脉冲频率为100kHz，编码器的分辨率Pm=4096，若希望PLC输出最大脉冲频率时，电动机达到额定转速，试设定电子齿轮比。3.5常用运动控制检测元件120分类增量式绝对式位移传感器旋转型脉冲编码器、自整角机、旋转变压器、圆感应同步器、光栅角度传感器、圆光栅、圆磁栅多极旋转变压器、绝对脉冲编码器、绝对值式光栅、三速圆感应同步器、磁阻式多极旋转变压器直线型直线感应同步器、光栅尺、磁栅尺、激光开涉仪、霍尔位置传感器三速感应同步器、绝对值磁尺、光电编码尺、磁性编码器速度传感器交、直流测速发电机、数字脉冲编码式速度传感器、霍尔速度传感器速度-角度传感器、磁敏式速度传感器运动控制系统中的被测量通常有位移、速度、加速度、力/力矩等，而经传感器可输出电压电流、脉冲、二进制编码等信号。3.5常用运动控制检测元件3.5.1旋转变压器121（1）旋转变压器的结构与工作原理旋转变压器（Resolver）又称回转变压器、同步分解器。是一种将转子转角变换成与之呈某函数关系的电信号的元件，是一种精度很高、结构和工艺要求十分严格和精细的控制微发电机。3.5常用运动控制检测元件3.5.1旋转变压器122工作原理：3.5常用运动控制检测元件3.5.1旋转变压器123（2）旋转变压器的选用①额定电压指励磁绕组应加的电压值，有12V、16V、26V、36V、60V、90V、110V、115V、220V等几种。②额定频率指励磁电压的频率。应根据自己的需要选择，一般低频的使用起来比较方便，但性能会差一些，而高频的性能较好，但成本较高，故应选择性能价格比适合的产品。③变比指在规定的励磁绕组上加上额定频率的额定电压时，与励磁绕组轴线一致的处于零位的非励磁一方绕组的开路输出电压与励磁电压的比值，有0.15、0.56、0.65、0.78、1和2等几种。④输出相位移指输出电压与输入电压的相位差。该值越小越好，一般取3~12。⑤开路输入阻抗或称空载输入阻抗。是指当输出绕组开路时，从励磁绕组看的等效阻抗值。标准空载输入阻抗有200、400、600、1000、2000、3000、4000、6000和100000等几种。3.5常用运动控制检测元件3.5.2编码器124编码器是将位移和角度等参数转换成数字脉冲信号的装置。光电编码器根据用途可分为旋转光电编码器和直线光电编码器；根据安装方式可分为轴型、通孔轴套、盲孔轴套；根据脉冲与对应位置的关系可分为增量式和绝对式编码器。（1）增量式光电编码器（IncrementalPhotoelectricEncoder）125增量式光电编码器是由光源、转盘（动光栅）、遮光板（定光栅）和光敏元件等部分组成。增量式光电编码器的分辨率定义为编码器轴转动一圈所产生的输出信号脉冲数，用脉冲数/转（Pulses/rotation，P/r）表示。（2）绝对式光电编码器126绝对式光电编码器的码盘上刻有同心码道。每个码道表示二进制数的一位，码道上按一定规律排列着透光和不透光部分。自然二进制码码盘格雷码码盘编码器的选用127①机械外形需要考虑安装类型是单轴心型、中空孔型、双轴心型及定位止口，轴径，安装孔位等因素，还要考虑电缆出线方式、安装空间体积及工作环境防护等级是否满足要求。②测量原理如果对速度进行测量应选用增量式编码器；如果测量距离、长度、位置、角度等参数则两种编码器都可以选。如果对位置、零位有严格要求用绝对式编码器。③分辨率增量式编码器的分辨率按每圈脉冲数选用。绝对式编码器的分辨率按每圈位数圈数选用。④信号输出方式⑤电源3.6定位控制运行模式1283.6.1相对定位和绝对定位绝对定位是采用绝对坐标来实现定位的。绝对坐标是将控制对象运动的目标位置用与原点的距离和方向来标记。这种定位方式的优点是：坐标系中的任意位置的尺寸是唯一的，只需要在程序中确定这个绝对坐标就可以准确定位。相对定位是采用相对位移来实现定位的。它是以控制对象当前的位置作为起点，用与当前位置的距离和方向来表示目标位置。3.6定位控制运行模式1293.6.2机械原点和电气原点（1）机械原点加工设备中的坐标系统的原点位置就是设备的机械原点。一旦机械原点确定，各种加工数据都是以原点为参考点核算的。设备在每次加工前都必须进行原点回归。（2）电气原点首先在工件上安装一个挡块（DOG块），当工件进行原点回归时，先以高速向原点方向运动，当DOG块前端碰到近点开关时减速到低速状态运行，当DOG块的后端离开近点开关时，对编码器Z相脉冲进行计数，计数到设定数值后停止，停止的位置就是原点位置。这个位置与机械原点相近，但不与机械原点重合。3.6定位控制运行模式1303.6.3常用定位模式（1）原点回归模式①DOG块原点回归

当启动原点回归指令后，控制对象由当前位置A加速至原点回归速度，向原点回归方向运动；当控制对象运动到近点开关附近时，DOG块的前端碰到近点开关，控制对象减速至爬行速度，继续进行原点回归；当DOG块的后端离开近点开关时，控制对象立即停止，减速为0，此时的停止位置B就是原点位置。3.6定位控制运行模式1313.6.3常用定位模式（1）原点回归模式②Z相信号计数原点回归3.6定位控制运行模式1323.6.3常用定位模式（2）单速运行模式当电动机驱动执行机构以一种运行速度从位置A向位置B移动时，称为单速运行模式。3.6定位控制运行模式1333.6.3常用定位模式（3）双速运行模式启动后，电动机以速度V1运行，当碰到外部信号时，可以切换到速度V2运行。本章结束，谢谢大家！134第四章三相异步电动机的变频调速主编：倪志莲严春平135136主要知识点及学习要求了解三菱E700变频器的接线及组装能实现变频器的参数设置及基本操作能实现PLC控制变频器三段速的编程及调试能实现PLC控制变频器无级调速的编程及调试第四章三相异步电动机的变频调速4.1三菱E700变频器4.1.1变频器结构1371.变频器的型号含义4.1三菱E700变频器3相400V电源E700变频器额定值1384.1三菱E700变频器单相200V电源E700变频器额定值1394.1三菱E700变频器2.变频器的组成及盖板拆装1404.1三菱E700变频器2.变频器的组成及盖板拆装141拆卸安装4.1三菱E700变频器4.1.2变频器的外部接线主电路接线端子142R、S、T接三相电源U、V、W接三相交流电机4.1三菱E700变频器4.1.2变频器的外部接线控制电路接线端子外接频率给定端输入控制端故障信号输出端运行状态信号输出端1434.1三菱E700变频器4.1.2变频器的外部接线操作面板简介144运行状态显示监视模式显示参数设定模式显示网络运行模式显示外模式显示PU模式显示监视器：根据不同状态显示频率、参数等信息M旋钮：可更改参数及频率值变频器停止内外运行模式切换确认键模式切换键变频器启动4.1三菱E700变频器4.1.2变频器的外部接线基本操作—参数设定的方法1454.1三菱E700变频器4.1.2变频器的外部接线基本操作—频率设定及监视器切换1464.1三菱E700变频器常用操作147①运行模式设置（Pr.79）PU模式：启动控制与频率控制均由面板实现外模式：启动控制与频率控制均由外部信号控制PU+外模式1：启动控制由外部端子控制，频率控制由PU面板完成。PU+外模式2：启动控制由PU面板控制，频率控制由外部端子完成。4.1三菱E700变频器常用操作148②参数清除、全部清除4.1三菱E700变频器4.1.3变频器常用参数1494.1三菱E700变频器4.1.4变频器的控制方式1.使用PU面板进行变频器频率设定及启停控制150注意：Pr.79参数初始值应设置为0或1，才能进入PU模式。切换到PU模式调频率启动变频器4.1三菱E700变频器4.1.4变频器的控制方式2.通过开关实现三段速控制151①将Pr.79设为4，将Pr.4、Pr.5、Pr.6三个参数设置三个高、中、低速频率值；②进入运行模式；③按下与RH、RM、RL相连接的任一开关，变频器将按相应速度工作。4.1三菱E700变频器4.1.4变频器的控制方式3.通过模拟信号实现频率调节152①将Pr.79设为4，将Pr.4、Pr.5、Pr.6三个参数设置三个高、中、低速频率值；②进入运行模式；③通过可调电位器实现频率调节。4.1三菱E700变频器4.1.4变频器的控制方式4.通过PU面板进行频率调节，外部开关实现启停控制。153①将Pr.79设为3；②通过面板上的进行频率调节；③按下与STF、STR相连接的任一开关，变频器将按相应速度工作。4.1三菱E700变频器4.1.4变频器的控制方式5.通过外部信号进行频率调节及启停控制154Pr.79=3Pr.79=24.2三菱PLC控制变频器实现三段速调速4.2.1三菱PLC与变频器的连接155PLC与变频器典型连接接线图4.2三菱PLC控制变频器实现三段速调速4.2.2三菱PLC控制变频器的程序设计1.变频器的正反转控制156接线图4.2三菱PLC控制变频器实现三段速调速4.2.2三菱PLC控制变频器的程序设计1.变频器的正反转控制157输入输出元件地址功能元件地址功能SB1X0通电按钮KMY0通/断电接触器SB2X1断电按钮HL1Y1电源指示SAX2/X3正/反转切换开关HL2Y2正转指示变频器输出A、CX4故障检测HL3Y3反转指示

HL4Y4故障指示

变频器STFY10正转控制

变频器STRY11反转控制I/O分配表4.2三菱PLC控制变频器实现三段速调速4.2.2三菱PLC控制变频器的程序设计1.变频器的正反转控制158参数编号参数名称设定值Pr.1上限频率50HzPr.2下限频率0HzPr.3基准频率50HzPr.7加速时间5sPr.8减速时间3sPr.79运行模式3参数设置表4.2三菱PLC控制变频器实现三段速调速4.2.2三菱PLC控制变频器的程序设计1.变频器的正反转控制159参考程序4.2三菱PLC控制变频器实现三段速调速4.2.2三菱PLC控制变频器的程序设计2.变频器的三段速控制160（1）启动控制：PLC输出控制STF、STR（2）频率控制：PLC输出控制RH、RM、RL接线图触摸屏画面4.2三菱PLC控制变频器实现三段速调速4.2.2三菱PLC控制变频器的程序设计2.变频器的三段速控制161（1）启动控制：PLC输出控制STF、STR（2）频率控制：PLC输出控制RH、RM、RL输入输出元件地址功能元件地址功能触摸屏按钮“电源”M0通电触摸屏“电源”指示M10电源指示触摸屏按钮“正转”M1正转启动变频器STF/触摸屏“正转”指示灯Y20正转控制/指示触摸屏按钮“反转”M2反转启动变频器STR/触摸屏“反转”指示灯Y21反转控制/指示触摸屏按钮“高速”M3选择高速变频器RH/触摸屏“高速”指示灯Y22高速控制/指示触摸屏按钮“中速”M4选择中速变频器RM/触摸屏“中速”指示灯Y23中速控制/指示触摸屏按钮“低速”M5选择低速变频器RL/触摸屏“低速”指示灯Y24低速控制/指示4.2三菱PLC控制变频器实现三段速调速4.2.2三菱PLC控制变频器的程序设计2.变频器的三段速控制162（1）启动控制：PLC输出控制STF、STR（2）频率控制：PLC输出控制RH、RM、RL参数编号参数名称设定值Pr.1上限频率50HzPr.2下限频率0HzPr.3基准频率50HzPr.4高速频率40HzPr.5中速频率25HzPr.6低速频率10HzPr.7加速时间1sPr.8减速时间1sPr.79运行模式34.3三菱PLC控制变频器实现无级调速163接线图要实现变频器控制电动机的无级调速，通常会使用模拟量输入端控制变频器的输出频率。4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.1三菱PLC扩展模块连接及读写指令模块连接各种I/O扩展模块及模拟量输入/输出模块、高速计数模块等特殊功能模块都可以连接到FX系列的基本单元的右边。对每个特殊功能模块按0～7的顺序编号，最多可连接8个特殊功能模块。1644.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.1三菱PLC扩展模块连接及读写指令FROM指令FROM指令用于将特殊功能模块的缓冲存储器（BFM）中的数据读入到PLC。165①目标操作数[D.]为KnY，KnM、KnS、T、C、D、V和Z。②m1为特殊功能模块的编号，m1=0-7;③m2为该特殊功能模块中缓冲寄存器（BFM）的编号，m2=0~32767；④n是待传送数据的字数，n=1~32767，16位操作指令的n=2和32位操作指令的n=1含义相同。4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.1三菱PLC扩展模块连接及读写指令TO指令TO指令可将数据从PLC写入特殊功能模块的缓冲存储器中。166①源操作数[S.]可取所有的数据类型；

②m1为特殊功能模块的编号，m1=0-7;③m2为该特殊功能模块中缓冲寄存器（BFM）的编号，m2=0~32767；④n是待传送数据的字数，n=1~32767，16位操作指令的n=2和32位操作指令的n=1含义相同。4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.2FX2N-2AD基本使用1.外形1674.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.2FX2N-2AD基本使用2.接线1684.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.2FX2N-2AD基本使用3.性能指标169项目输入电压输入电流模拟量输入范围0~+10VDC0~+5VDC4～20mA分辨率12位精度±1%处理时间2.5ms（单通道）4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.2FX2N-2AD基本使用3.性能指标170项目输入电压输入电流输入特性010V10.238V4000409504mA20.380mA4000409520mA4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.2FX2N-2AD基本使用4.缓冲存储器BFM171BFM编号b15~b8b7~b4b3b2b1b0#0保留输入数据的当前值（低8位数据）#1保留输入数据当前值（高4位数据）#2~#16保留#17模拟到数字转换开始模拟到数字转换通道#18以及以上保留BFM#17：b0用于指定通道，b0=0为通道CH1，b0=1为通道CH2。b1从0→1表示A/D转换过程开始。4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.2FX2N-2AD基本使用编程案例1724.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.3FX2N-2DA基本使用1.外形1734.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.3FX2N-2DA基本使用2.接线174连接0.1～0.47mF25VDC的电容电压输出时，将IOUT接地4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.3FX2N-2DA基本使用3.性能指标175项目输出电压输出电流模拟量输出范围0～10V直流，0～5V直流4～20mA数字输入12位分辨率2.5mV（10V/4000）1.25mV（5V/4000）4mA（20mA/4000）总体精度满量程1%转换速度4ms/通道电源规格主单元提供5V/30mA和24V/85mA占用I/O点数占用8个I/O点，可分配为输入或输出适用的PLCFX1N，FX2N，FX2NC4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.3FX2N-2DA基本使用3.性能指标176项目输出电压输出电流输出特性010V10.238V4000409504mA20.380mA4000409520mA4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.3FX2N-2DA基本使用4.缓冲存储器BFM177BFM编号b15到b8b7到b3b2b1b0#0到#15保留#16保留输出数据的当前值（8位数据）存放由BFM#17（数字值）指定通道的D/A转换数据。#17保留D/A低8位数据保持通道1的D/A转换开始通道2的D/A转换开始#18或更大保留BFM#17：

b0：通过将1变成0，通道2的D/A转换开始。

b1：通过将1变成0，通道1的D/A转换开始。

b2：通过将1变成0，D/A转换的低8位数据保持。4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.3FX2N-2DA基本使用编程案例1784.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.4三相异步电动机的模拟信号变频调速接线图179接线图触摸屏画面（1）启动控制：PLC输出控制STF、STR（2）频率控制：DA转换模块提供可调电压4.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.4三相异步电动机的模拟信号变频调速参数表180参数编号参数名称设定值Pr.1上限频率50HzPr.2下限频率0HzPr.3基准频率50HzPr.7加速时间1sPr.8减速时间1sPr.73模拟量输入选择0Pr.79运行模式24.3三菱PLC控制变频器实现无级调速4.3.4三相异步电动机的模拟信号变频调速编程思路181182本章结束，谢谢大家！第五章步进电动机控制系统主编：倪志莲严春平183184主要知识点及学习要求了解步进电机的结构及工作原理了解步进驱动器的组成、细分原理掌握步进驱动器的使用方法掌握FX系列PLC脉冲指令的使用方法掌握步进电机定位控制编程第五章步进电动机控制系统5.1步进电机的种类、结构及工作原理步进电动机又称脉冲电动机。是将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移的电机。即给一个脉冲电信号，电动机就转动一个角度或前进一步。1855.1步进电机的种类、结构及工作原理5.1.1步进电机的种类按其运动形式分：旋转式步进电机和直线式步进电机按定子绕组相数来分，有单相、二相、三相、四相和五相等；按结构还可以分为单段式和多段式步进电机；按其工作原理可分为反应式、永磁式和混合式步进电机三类。1865.1步进电机的种类、结构及工作原理5.1.1步进电机的种类187永磁式（PermanentMagnet，PM）

转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。反应式（VariableReluctance，VR）

定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。5.1步进电机的种类、结构及工作原理5.1.1步进电机的种类188混合式（永磁感应子式）（HybridStepping，HS）

定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。混合式步进电机具有永磁式和反应式的优点，目前应用最广泛。5.1步进电机的种类、结构及工作原理5.1.2步进电机的结构及工作原理189外形工作原理5.1步进电机的种类、结构及工作原理5.1.2步进电机的结构及工作原理工作原理基于磁通总是要沿着磁阻最小的路径闭合而产生电磁拉力形成的转矩作用而转动的。①三相单三拍运行三相--指步进电机具有三相定子绕组；单--指每次只有一相绕组通电；三拍--指三次换接为一个循环，即按A-B-C-A……方式运行的称为三相单三拍运行。1905.1步进电机的种类、结构及工作原理5.1.2步进电机的结构及工作原理②三相单双六拍运行1915.1步进电机的种类、结构及工作原理5.1.3步进电机的主要参数（1）步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数。（2）拍数：是指完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，用m表示。或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。通常把单拍运行叫做整步运行，把双拍运行称为半步运行。（3）步距角：是指对应一个脉冲信号，步进电机转子转过的角位移。它表示步进电机的分辨率。步距角越小，步进电机分辨率越高，定位精度也越高。（4）保持转矩：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。（5）定位转矩：表示电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩。（6）失步与过冲：失步指漏掉了脉冲而不能到达指定位置的情况，一般出现在步进电机启动时；而过冲是指运动超过了指定位置的情况，通常出现在停止时。（7）失调角：是指转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度。（8）运行矩频特性1925.2步进电机驱动器5.2.1步进电机驱动器的组成步进电机驱动器是一种能使步进电机运转的功率放大器，它能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移。通过发出的脉冲频率的不同，实现电机的转速的控制；通过发出脉冲的相序的不同，实现转向的控制。1935.2步进电机驱动器5.2.2步进电机驱动器细分原理步进电机驱动器细分的原理是通过改变A、B、C相电流的大小，使这些相电流合成后形成的磁场夹角减小，从而将一个步距角细分为多步。1945.2步进电机驱动器5.2.2步进电机驱动器细分原理195电机固有步距角所用驱动器类型及工作状态电机运行时的真正步距角0.9°/1.8°驱动器工作在半步状态0.9°0.9°/1.8°驱动器工作在5细分状态0.36°0.9°/1.8°驱动器工作在10细分状态0.18°0.9°/1.8°驱动器工作在20细分状态0.09°0.9°/1.8°驱动器工作在40细分状态0.045°步距角--每输入一个脉冲电信号转子转过的角度。步进电机的转速(r/s）=脉冲频率/（电机每转整步数*细分数）V：电机转速（r/s）；P：脉冲频率（Hz）；θe：电机固有步距角；m：细分数5.2步进电机驱动器5.2.3步进电机驱动器的接线方法常用的接线方法有共阳极接法、共阴极接法和差分接法。196共阳极接法共阴极接法5.2步进电机驱动器5.2.3步进电机驱动器的接线方法常用的接线方法有共阳极接法、共阴极接法和差分接法。197差分接法5.2步进电机驱动器5.2.4SJ-2H057MSA型步进驱动器198信号功能CP+脉冲信号正端：用于驱动电机转动CP-脉冲信号负端DIR+方向信号正端：用于改变电机旋转方向DIR-方向信号负端EN+使能信号正端：用于控制电动机是否处于自由转动状态EN-使能信号负端GND直流电源地VDD直流电源正极，典型值24VA+电机A相:接二相混合式步进电动机的出线A+A-电机A相:接二相混合式步进电动机的出线A-B+电机B相:接二相混合式步进电动机的出线B+B-电机B相:接二相混合式步进电动机的出线B-5.2步进电机驱动器细分的选择199

开关状态

每圈需要的脉冲数5.2步进电机驱动器电流的选择200如果步进电机电流为3.5A，则将拨码盘的第7位和第10位设置为OFF的位置：3.0A+0.5A=3.5A。5.3步进电机的定位控制5.3.1FX系列高速脉冲输出指令1.脉冲输出指令PLSY201S1：指定的输出频率允许设定范围：2～20kHz（FX2N），1-100kHz（FX3U）S2：指定的脉冲量允许设定范围：16位指令1～32767PLS32位指令1～2147483647PLS在指令执行过程中，更改S2内容，输出的脉冲数不改变。将从下一个指令驱动开始执行变更内容。若此值的内容为零时，则对所产生的脉冲数不做限制。D：指定的输出脉冲Y地址允许设定范围：Y0，Y1（FX2N）；Y0，Y1，Y2（FX3U

）。5.3步进电机的定位控制5.3.1FX系列高速脉冲输出指令1.脉冲输出指令PLSY202FX系列PLC内部脉冲计数寄存器功能高位低位适用指令适用机型输出至Y0的脉冲总数D8141D8140PLSYPLSRFX2NFX3U输出至Y1的脉冲总数D8143D8142输出至Y0，Y1脉冲总数D8137D81365.3步进电机的定位控制5.3.1FX系列高速脉冲输出指令1.脉冲输出指令PLSY203FX2N