西门子200系列PLC直流步进电机控制方法

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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 MicroWIN 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PLC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 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。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)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。

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,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8000脉冲,分配存储区为VB0到VB69。可得到PTO0的包络表如下所示:

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//输出 Q0.0 的 PTO 包络表

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