plc实验报告册

题目：PLC控制步进电机驱动院系：时间：2011年5月23日——2011年5月27日成员：PLC控制步进电机驱动一、步进电机、脉冲与方向信号步进电机作为一种常用的电气执行元件, 广泛应用于自动化控制领域。

步进电机的运转需要配备一个专门的驱动电源, 驱动电源的输出受外部的脉冲信号和方向信号控制。

每一个脉冲信号可使步进机旋转一个固定的角度, 这个角度称为步距角。

脉冲的数量决定了旋转的总角度, 脉冲的频率决定了旋转的速度。

方向信号决定了旋转的方向。

就一个传动速比确定的具体设备而言, 无需距离、速度信号反馈环, 只需控制脉冲的数量和频率即可控制设备移动部件的移动距离和速度; 而方向信号可控制移动的方向。

因此, 对于那些控制精度要求不是很高的应用场合, 用开环方式控制是一种较为简单而又经济的电气控制技术方案。

另外, 步进电机的细分运转方式非常实用, 尽管其步距角受到机械制造的限制, 不能制作得很小, 但可以通过电机控制的方式使步进电机的运转由原来的每个整步分成m 个小步完成, 以提高设备运行的精度和平稳性。

控制步进电机电源的脉冲与方向信号源常用数控系统, 但对于一些在运行过程中移动距离和速度均确定的具体设备, 采用PLC (可编程控制器) 是一种理想的技术方案。

二、控制方案在操作面板上设定移动距离、速度和方向, 通过PLC 的运算产生脉冲、方向信号, 控制步进电机的驱动电源, 达到对距离、速度、方向控制的目的, 操作面板上的位置旋钮控制移动的距离, 速度旋钮控制移动的速度, 方向按钮控制移动的方向, 启停按钮控制电机的启动与停止。

在实际系统中, 位置与速度往往需要分成几挡, 故位置、速度旋钮可选用波段开关, 通过对波段开关的不同跳线进行编码, 可减少操作面板与PLC 的连线数量, 同时也减少了PLC 的输入点数, 节省了成本。

一个n 刀波段开关的最多挡位可达到2n。

在对PLC 选型前, 应根据下式计算系统的脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量。

脉冲当量= 步进电机步距角×螺距即：360×传动速比脉冲频率上限= 移动速度×步进电机细分数最大脉冲数量= 移动距离×步进电机细分数根据脉冲频率可以确定PLC 高速脉冲输出时需要的频率, 根据脉冲数量可以确定PLC 的位宽。

同时, 考虑到系统响应的及时性、可靠性和使用寿命, PLC 应选择晶体管输出型。

步进电机细分数的选择以避开电机的共振频率为原则, 一般可选择2、5、10、25 细分。

编制PLC 控制程序时应将传动系统的脉冲当量、反向间隙、步进电机的细分数定义为参数变量,以便现场调整。

三、下面是编程中用到的应用指令介绍，具体可参见编程软件的在线帮助。

操作数说明S1：指定频率（Hz）可设定范围：EC10、EC20：1～100000（Hz），EC20H：1～200000（Hz）。

当S1 小于等于0 或大于100000 时，系统报指令操作数非法，同时不占系统硬件资源。

在指令运行过程中更改S1 的内容，输出的频率也随之发生变化。

S2：产生的脉冲量（PLS）。

可设定范围：0～2147483647。

设定操作数不在本范围之内时，系统报指令操作数非法，脉冲不输出，也不占用系统资源。

S2 为0 时，在指令有效下脉冲始终输出。

在指令运行过程中更改S2 的内容，在下一次驱动有效的情况下操作数才有作用。

D：高速脉冲输出点，对于EC10、EC20,只能指定Y0 或Y1；对于EC20H,可以指定Y0、Y2、Y4、Y5、Y6、Y7。

功能说明根据指令指定的频率产生指定数量的高速脉冲输出。

为了输出高速脉冲，PLC 的输出晶体管上的负载电流要大，但不能超过额定负载电流。

注意事项1．PLC 必须使用晶体管输出方式。

2．PLC 执行高速脉冲输出时，必须使用下列所述的PLC输出晶体管规定的负载电流。

3．针对PLSY，PWM，PLSR 的输出回路（晶体管）如下：4．在高负载时晶体管的OFF 时间较长，在PWM，PLSY，PLSR 指令时，要求晶体管输出端接相应的负载，当输出的波形不满足指令的操作数时，可以加大晶体管的负载电流（晶体管的负载≤100mA）。

5．在高速指令有效运行（包括输出完成）时，对同一端口的其它操作无效。

只有在高速脉冲输出指令无效时，其它指令才能操作本端口。

6．使用多个PLSY 指令能够在高速输出点得到各自独立的高速脉冲输出，也可和PWM 或PLSR 在不同的输出点得到各自独立的高速脉冲输出。

7．有多条PWM、PLSY 或PLSR 指令操作同一端口时，先有效的指令控制端口输出状态，后有效的指令对输出点的状态无影响。

8．与其它高速指令（DHSCS，DHSCR，DHSZ，DHSP，DHST，HCNT）相同，PLSY 指令要满足系统中对高速输入和高速脉冲输出的要求。

1．M1 为ON 时，从Y0、Y1 端口输出10000 个频率为1000Hz 的脉冲，完成10000 个脉冲后，不再输出。

当M0 出现由OFF 向ON 跳变时，重新下一次输出。

M0 为OFF 时，端口输出OFF。

2．脉冲的占空比为50％ON，50％OFF。

输出控制不受扫描周期的影响，采用中断处理。

在高频输出时，从Y 端口的输出占空比跟负载有关系。

从输出端子（Y0和PORT0，Y1 和PORT1）得到的波形跟用户的输出负载有关系，在满足不能超过额定负载电流情况下，负载越小，输出波形越接近设定操作数。

3．SM80 对应Y0 的输出使能，SM81 对应Y1 的输出使能，为1 的情况下输出脉冲。

4．SM82，SM83 对应Y0 和Y1 的输出标志，当输出完成或M0 为OFF 标志清除。

5．SD50 对应Y0 在PLSY 和PLSR 指令的输出脉冲数量高位。

SD51 对应Y0 在PLSY 和PLSR 指令的输出脉冲数量低位。

SD52 对应Y1 在PLSY 和PLSR 指令的输出脉冲数量高位。

SD53 对应Y1 在PLSY 和PLSR 指令的输出脉冲数量低位。

SD54 对应Y0 和Y1 在PLSY 和PLSR 指令的输出脉冲数量高位。

SD55 对应Y0 和Y1 在PLSY 和PLSR 指令的输出脉冲数量低位。

6．SD50～SD55 可以通过“DMOV ×××SD5×”或“MOV ×××SD5×”更改。

也可通过监控更改。

7．如果要使用输入脉冲个数控制PLSY 的输出脉冲频率，具体参考DHSP 指令。

高速输出控制用到的特殊寄存器：PLC 内置有用户开关状态检测电源（24Vdc），用户只需接入干接点开关信号即可。

若要连接有源晶体管传感器的输出信号，需按集电极开路输出方式进行连接。

PLC 端子排上的S/S 端子用来选择信号的输入方式，可以设置为源型输入方式或漏型输入方式。

将S/S 端子与＋24V 端子相连，即设置为漏型输入方式，可以连接NPN 型传感器。

漏型输入方式的内部等效电路及外部接线方式如图4-6 所示。

用户也可按照源型输入方式进行连接，将S/S 端子与COM 端子短接，就可以连接PNP 传感器。

源型输入方式的内部等效电路及外部接线方式如图4-7 所示。

图4-13为EC10-1614BRA 加一个EC10-0808ERN 的连接，实现简单定位控制的示例。

由编码器得到的位置信号通过X0、X1 高速计数端子检测，需要快速反应的行程开关信号可接入X2～X7 的高速端子，其余的用户信号则可分布于输入端口。

晶体管输出型的PLC输出部分的内部等效电路如图6-3所示。

同样从图中可知，输出端子分为若干组，每组之间是电气隔离的，不同组的输出触点可接入不同的电源回路；晶体管输出级只能用于直流24Vdc负载回路，且须注意电源极性。

输出连接例子：四、辅助功能五、PLC的选型与PIC的I/O口统计1、可编程逻辑器件的几大生产厂家德国西门子公司：它有SS系列的产品。

有SS－95U、100U、115U、135U及155U。

135U、155U为大型机，控制点数可达6000多点，模拟量可达300多路。

最近还推出S7系列机，有S7-200（小型）、S7-300（中型）及S7-400机（大型）。

性能比S5大有提高。

本OMRON公司：它有CPM1A型机，P型机，H型机，CQM1、CVM、CV型机，Ha型、F型机等，大、中、小、微均有，特别在中、小、微方面更具特长，在中国及世界市场，都占有相当的份额。

美国GE公司、日本FANAC 合资的GE－FANAC的90－70机也是很吸引人的。

据介绍。

它具有25个特点。

诸如，用软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等。

它有914、781／782、771／772、731／732等多种型号。

另外，还有中型机90－30系列，其型号有344、331、323、321多种；还有90－20系列小型机，型号为211。

美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。

其中E984－785可安31个远程站点，总控制规模可达63535点。

小的为紧凑型的，如984-120，控制点数为256点，在最大与最小之间，共20多个型号。

美国AB（Alien－Bradley）公司创建于1903年，在世界各地有20多个附属机构，10多个生产基地。

可编程控制器也是它的重要产品。

它的PLC－5系列是很有名的，其下有PLC－5/10，PLC－5/11，……PLC－5/250多种型号。

另外，它也有微型PLC，SLC－500即为其中一种。

有三种配置，20、30及40I/O配置选择，I/O点数分别为12/8、18/12及24/16三种。

日本三菱公司的PLC也是较早推到我国来的。

其小型机FI前期在国内用得很多，后又推出FXZ机，性能有很大提高。

它的中、大型机为A系列。

AIS、AZC、A3A 等。

日本日立公司也生产PLC，其E系列为箱体式的。

基本箱体有E-20、E-28、E－40、E－64。

其I/O点数分别为12/8、16/12、24/16及40/24。

另外，还有扩展箱体，规格与主箱体相同其EM系列为模块式的，可在16～160之间组合。

日本东芝公司也生产PLC，其EX小型机及EX－PLUS小型机在国内也用得很多。

它的编程语言是梯形图，其专用的编程器用梯形图语言编程。

另外，还有EX100系列模块式PLC，点数较多，也是用梯形图语言编程。

日本松下公司也生产PLC。

FPI系列为小型机，结构也是箱体式的，尺寸紧凑。

FP3为模块式的，控制规模也较大，工作速度也很快，执行基本指令仅0•l微秒。

日本富士公司也有PLC。

其NB系列为箱体式的，小型机。

NS系列为模块式。

美国IPM公司的IP1612系列机，由于自带模拟量控制功能，自带通讯口，集成度又非常之高，虽点数不多，仅16入，12出，但性价比还是高的，很适合于系统不大，但又有模拟量需控制的场合。