plc步進電機控制方法攻略程序+圖紙講課教案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。plc步進電機控制方法攻略程序+圖紙-PLC控制步進電機應(yīng)用實例基于PLC的步進電機運動控制一、步進電機工作原理1.步進電機簡介步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角）?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給

2、電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單2.步進電機的運轉(zhuǎn)原理及結(jié)構(gòu)電機轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。0、1/3、2/3,即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯開1/3，C與齒3向右錯開2/3，A與齒5相對齊，（A就是A，齒5就是齒1）3.旋轉(zhuǎn)如A相通電，B，C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力，以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時，齒2應(yīng)與B對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移過1/3，此時齒3與C偏移為1/3，

3、齒4與A偏移（-1/3）=2/3。如C相通電，A，B相不通電，齒3應(yīng)與C對齊，此時轉(zhuǎn)子又向右移過1/3，此時齒4與A偏移為1/3對齊。如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個齒距，如果不斷地按A，B，C，A通電，電機就每步（每脈沖）1/3,向右旋轉(zhuǎn)。如按A，C，B，A通電，電機就反轉(zhuǎn)。由此可見：電機的位置和速度由導電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由導電順序決定。步進電機的靜態(tài)指標術(shù)語拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以

4、四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用表示。=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。4.步進電動機的特征1)運轉(zhuǎn)需要的三要素：控制器、驅(qū)動器、步進電動機以上三部分是步進電機運轉(zhuǎn)必不可少的三部分?？刂破饔纸忻}沖產(chǎn)生器，目前主要有PLC、單片機、運動板卡等等。2)運轉(zhuǎn)量與脈沖數(shù)的比例關(guān)系二、西門子S

5、7-200CPU224XPCN本機集成14輸入/10輸出共14個數(shù)字量I/O點。2輸入/1輸出3個模擬量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或38路模擬量I/O點。22K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的30KHz高速計數(shù)器，2個獨立的20KHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS458通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強能力的控制器。三、三相異步電動機DF3A驅(qū)動器1.產(chǎn)品特點可靠性高:數(shù)字技術(shù)和單片機的應(yīng)用,使得驅(qū)動器線路簡單可靠;合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得整機結(jié)構(gòu)緊湊、防護性能好；短路、過流、超

6、溫、欠壓保護線路提供全面、可靠的保護、大大提高了步進驅(qū)動器的可靠性。低速性能好：引入單片機進行軟環(huán)分及矢量細分，實現(xiàn)1:1平滑細分及5、10、20倍矢量細分，使得步進電機低速運行平穩(wěn)，避免振蕩及失步。矢量細分技術(shù)的應(yīng)用，使得與m級位置控制器配套的步進系統(tǒng)輸出精度接近m級。高速性能優(yōu)：輸入信號頻率不大于250kHz（20細分時），輸出電流頻率可達15kH。由于采用單高壓（300V）恒流斬波，高速特性好，驅(qū)動步進電機空載運行最高速不低于7.0mm/min適用面廣：輸出電流3A10A可調(diào)，可驅(qū)動90BF、110BF、130BF步進電機，輸出轉(zhuǎn)矩2Nm25Nm。2.主要技術(shù)參數(shù)四、PLC與步進電機驅(qū)動

7、器接口原理圖五、PLC控制實例的流程圖及梯形圖1.控制要求1)要求點機能正反轉(zhuǎn)2)電機有高低速兩檔3)電機位移和距離有兩檔4)要求說明用PLS原理5)所有換擋均需要在電機停止時進行2.流程圖3.梯形圖上面的“PLC與步進電機驅(qū)動器接口原理圖”太大顯示不全，下面是縮小版的！步進電機的定位控制plc輸出的集成脈沖可通過步進電機進行定位控制。關(guān)于定位控制，調(diào)節(jié)和控制操作之間存在一些區(qū)別。步進電機不需要連續(xù)的位置控制，而在控制操作中得到應(yīng)用。在以下的程序例子中，借助于cpu214所產(chǎn)生的集成脈沖輸出，通過步進電機來實現(xiàn)相對的位置控制。雖然這種類型的定位控制不需要參考點，本例還是粗略地描述了確定參考點的

8、簡單步驟。因為實際上它總是相對一根軸確定一個固定的參考點，因此，用戶借助于一個輸入字節(jié)的對偶碼(dualcoding)給cpu指定定位角度。用戶程序根據(jù)該碼計算出所需的定位步數(shù)，再由cpu輸出相關(guān)個數(shù)的控制脈沖。1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2、硬件配置如表1所示：3、軟件結(jié)構(gòu)3.1plc的輸入信號與輸出信號plc的部分輸入信號與輸出信號，以及標志位如表2所示。3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計plc的程序框圖如圖2所示。3.3初始化在程序的第一個掃描周期(sm0.1=1)，初始化重要參數(shù)。選擇旋轉(zhuǎn)方向和解除聯(lián)鎖。3.4設(shè)置和取消參考點如果還沒有確定參考點，那么參考點曲線應(yīng)從按“start”按扭(i1.

9、0)開始。cpu有可能輸出最大數(shù)量的控制脈沖。在所需的參考點，按“設(shè)置/取消參考點”開關(guān)(i1.4)后，首先調(diào)用停止電機的子程序。然后，將參考點標志位m0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”顯示在輸出端q1.0。如果i1.4的開關(guān)已激活，而且“定位控制”也被激活(m0.3=1)，則切換到“參考點曲線”參考點曲線。在子程序1中，將m0.3置成0，并取消“定位控制激活”的顯示(q1.0=0)。此外，控制還為輸出最大數(shù)量的控制脈沖做準備。當再次激活i1.4開關(guān)，便在兩個模式之間切換。如果此信號產(chǎn)生，同時電機在運轉(zhuǎn)，那么電機就自動停止。實際上，一個與驅(qū)動器連接的參考點開關(guān)將代替手動操作切換開關(guān)

10、的使用，所以，參考點標志能解決模式切換。3.5定位控制如果確定了一個參考點(m0.3=1)而且沒有聯(lián)鎖，那么就執(zhí)行相對的定位控制。在子程序2中，控制器從輸入字節(jié)ibo讀出對偶碼方式的定位角度后，再存入字節(jié)mb11。與此角度有關(guān)的脈沖數(shù)，根據(jù)下面的公式計算:n=/360s式中:n-控制脈沖數(shù)-旋轉(zhuǎn)角度s-每轉(zhuǎn)所需的步數(shù)該程序所使用的步進電機采用半步操作方式(s=1000)。在子程序3中循環(huán)計算步數(shù)，如果現(xiàn)在按“start”按鈕(i1.0)，cpu將從輸出端q0.0輸出所計算的控制脈沖個數(shù)，而且電機將根據(jù)相應(yīng)的步數(shù)來轉(zhuǎn)動，并在內(nèi)部將“電機轉(zhuǎn)動”的標志位m0.1置成1。在完整的脈沖輸出之后，執(zhí)行中斷

11、程序0，此程序?qū)0.1置成0，以便能夠再次起動電機。3.6停止電機按“stop”(停止)按扭(i1.1)，可在任何時候停止電機。執(zhí)行子程序0中與此有關(guān)的指令。4、程序和注釋/標題:用脈沖輸出進行定位控制/主程序ldsm0.1/僅首次掃描周期sm0.1才為1。rm0.0，128/md0至md12復(fù)位atch0，19/把中斷程序0分配給中斷事件19(脈沖串終止)eni/允許中斷/脈沖輸出功能的初始化movw500，smw68/脈沖周期t=500usmovw0,smw70/脈沖寬度為0(脈沖調(diào)制)movd429496700，smd72/為參考點設(shè)定的最大脈沖數(shù)/設(shè)置逆時針旋轉(zhuǎn)ldnm0.1/若電機

12、停止ai1.5/且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān)=1sq0.2，1/則逆時針旋轉(zhuǎn)(q0.2=1)/設(shè)置順時針旋轉(zhuǎn)ldnm0.1/若電機停止ani1.5/且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān)=0rq0.2，1/則逆時針旋轉(zhuǎn)(q0.2=0)/聯(lián)鎖ldi1.1/若按“stop”(停止)按鈕sm0.2，1/則激活聯(lián)鎖(m0.2=1)/解除聯(lián)鎖ldni1.1/若“start”(啟動)按鈕松開ani1.0/且“stop”(停止)按鈕松開rm0.2，1/則解除聯(lián)鎖(m0.2=0)/確定操作模式(參考點定位控制)ldi1.4/若按“設(shè)置/取消參考點”按鈕eu/上升沿call1/則調(diào)用子程序1/啟動電機ldi1.0/若按“start”(啟動)按鈕eu

13、/上升沿anm0.1/且電機停止anm0.2/且無聯(lián)鎖adsmd72，1/且步數(shù)1，則movb16#85，smb67/置脈沖輸出功能(pto)的控制位pls0/啟動脈沖輸出(q0.0)sm0.1，1/“電機運行”標志位置位(m0.1=1)/定位控制ldm0.3/若已激活“定位控制”操作模式anm0.1/且電機停止call2/則調(diào)用子程序2/停止電機ldi1.1/若按“stop”(停止)按鈕eu/上升沿am0.1/且電機運行，則call0/則調(diào)用子程序0mend/主程序結(jié)束/子程序1sbr0/子程序0停止電機movb16#cb，smb67/激活脈寬調(diào)制pls0/停止輸出脈沖到q0.0rm0.1，

14、1/“電機運行”標志位復(fù)位(m0.1=0)ret/子程序0結(jié)束sbr1/子程序1，“確定操作模式”ldm0.1/若電機運行call0/則調(diào)用子程序0，停止電機/申請“參考點曲線”ldm0.3/若已激活“定位控制”，則rm0.3，1/參考點標志位;復(fù)位(m0.3=0)rq1.0，1/取消“定位控制激活”信息(q1.0=0)movd429496700，smd72/為新的“參考點曲線”設(shè)定最大的脈沖數(shù)。cret/條件返回到主程序。/申請“定位控制”ldnm0.3/若未設(shè)置參考點(m0.3=0)，則sm0.3，1/參考點標志位置位(m0.3=1)sq1.0，1/輸出“定位控制激活”信息(q1.0=1)

15、ret/子程序1結(jié)束/子程序2sbr2/子程序2，“定位控制”movbib0，mb11/把定位角度從ibo拷到md8的最低有效字節(jié)mb11。rm8.0，24/mb8至mb10清零div9，md8/角度/9=q1+r1movwmw8，mw14/把r1存入md12mul25，md8/q125md8mul25，md12div9，md12/r1259=q2+r2call3/在子程序3中循環(huán)步數(shù)movw0，mw12/刪除r2+dmd12，md8/把步數(shù)寫入md8movdmd8，smd72/把步數(shù)傳到smd72ret/子程序2結(jié)束/子程序3sbr3/子程序3，“循環(huán)步數(shù)”ldwmw12，5/如果r259，

16、則incwmw14/步數(shù)增加1。ret/子程序3結(jié)束/中斷程序0，“脈沖輸出終止”int0/中斷程序0rm0.1，1/“電機運行”標志位復(fù)位(m0.1=0)ret/子程序0結(jié)束基于PLC的步進電機的開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計一、控制要求：能夠?qū)崿F(xiàn)步進電機的起動和停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)及改變轉(zhuǎn)速。能夠?qū)崿F(xiàn)步進電機的單四拍、雙四拍、單雙八拍運行。當按下按鈕SB1時，步進電機以單四拍方式和500MS/步的頻率順時針方向運行30步后停止；當按下按鈕SB2時，步進電機以單四拍方式和500MS/步的頻率逆時針方向運行30步后停止；當按下按鈕SB3時，步進電機以雙四拍方式和500MS/步的頻率順時針方向運行30步后停止；當

17、按下按鈕SB4時，步進電機以雙四拍方式和500MS/步的頻率和逆時針方向運行30步后停止；當按下按鈕SB5時，步進電機以單雙八拍方式和500MS/步的頻率順時針方向運行30步后停止；當按下按鈕SB6時，步進電機以單雙八拍方式和500MS/步的頻率逆時針方向運行30步后停止；任何時刻按下按鈕SB7，步進電機停止。二、設(shè)計方案論證及電路圖(PLC的輸入輸出接線圖、編程元件地址分配表、硬件組態(tài)、控制程序)2.1PLC的輸入輸出接線圖：附圖一控制兩相步進電動機正反轉(zhuǎn)控制線路接線圖2.2編程元件地址分配表：PlC編程元件的地址分配及相應(yīng)符號表2.3硬件組態(tài)：PLC硬件組態(tài)表：2.4控制程序：線性化控制程

18、序(雙四拍)：以上為線性化編程，有些朋友喜歡結(jié)構(gòu)化編程，這里再給出結(jié)構(gòu)化編程:結(jié)構(gòu)化化控制程序（單四拍）：結(jié)構(gòu)化化控制程序（單四拍）：FC1輸出符號表FC1輸入符號表結(jié)構(gòu)化OB1主控制程序：結(jié)構(gòu)化FC1分控制程序：以上即為結(jié)構(gòu)化化控制程序。利用松下FP1可編程序控制器可以方便地實現(xiàn)對電機速度和位置的控制，方便可靠地進行各種步進電機的操作，完成各種復(fù)雜的工作，加速了機電一體化的實現(xiàn)。控制方法及思路：1、FP1的特殊功能：(1)脈沖輸出FP1的輸出端Y7可輸出脈沖，脈沖頻率可通過軟件編程進行調(diào)節(jié)，其輸出頻率范圍為360Hz5kHz。(2)高速計數(shù)器（HSC）FP1內(nèi)部有高速計數(shù)器，可同時輸入兩路脈

19、沖，最高計數(shù)頻率為10kHz，計數(shù)范圍-8388608+8388607。(3)輸入延時濾波FP1的輸入端采用輸入延時濾波，可防止因開關(guān)機械抖動帶來的不可靠性，其延時時間可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為1ms128ms。(4)中斷功能FP1的中斷有兩種類型，一種是外部硬中斷，一種是內(nèi)部定時中斷。2、步進電機的速度控制：FP1有一條SPD0指令，該指令配合HSC和Y7的脈沖輸出功能可實現(xiàn)速度及位置控制。速度控制梯形圖見圖1，控制方式參數(shù)見圖2，脈沖輸出頻率設(shè)定曲線見圖3，梯形圖程序見圖4。電氣原理圖如下：3、控制系統(tǒng)的程序運行關(guān)于此控制系統(tǒng)的接線：plc的Y7輸出的脈沖作為步進電機的時鐘脈沖，經(jīng)驅(qū)動

20、器產(chǎn)生節(jié)拍脈沖，控制步進電機運轉(zhuǎn)。同時Y7接至PLC的輸入接點X0，并經(jīng)X0送至PLC內(nèi)部的HSC。HSC計數(shù)Y7的脈沖數(shù)，當達到預(yù)定值時發(fā)生中斷，使Y7的脈沖頻率切換至下一參數(shù)，從而實現(xiàn)較準確的位置控制。實現(xiàn)這一控制的梯形圖及外部接線圖分別見圖4、圖5。控制系統(tǒng)的運行程序：第一句是將DT9044和DT9045清零，即為HSC進行計數(shù)做準備；第二句第五句是建立參數(shù)表，參數(shù)存放在以DT20為首地址的數(shù)據(jù)寄存器區(qū)；最后一句是啟動SPD0指令，執(zhí)行到這句則從DT20開始取出設(shè)定的參數(shù)并完成相應(yīng)的控制要求。由第一句可知第一個參數(shù)是K0，是PULSE方式的特征值，由此規(guī)定了輸出方式。第二個參數(shù)是K70，

21、對應(yīng)脈沖頻率為500Hz，于是Y7發(fā)出頻率為500Hz的脈沖。第三個參數(shù)是K1000，即按此頻率發(fā)1000個脈沖后則切換到下一個頻率。而下一個頻率即最后一個參數(shù)是K0，所以當執(zhí)行到這一步時脈沖停止，于是電機停轉(zhuǎn)。故當運行此程序時即可使步進電機按照規(guī)定的速度、預(yù)定的轉(zhuǎn)數(shù)驅(qū)動控制對象，使之達到預(yù)定位置后自動停止。一臺很小的簡單設(shè)備利用無錫信捷的XC5-24MT加文本顯示屏OP320A控制兩臺設(shè)備四臺步進電機的正反轉(zhuǎn)步進電機選用的是常州合泰的步進電機及驅(qū)動器（電機：28BYGH501驅(qū)動器BQM201M另一個要求比較精確的驅(qū)動器采用金壇四海的SH2034D驅(qū)動器）加腳踏開關(guān)、電磁鐵等。設(shè)備動作兩臺步

22、進同時轉(zhuǎn)同時停（步進1正轉(zhuǎn)2圈步進2反轉(zhuǎn)0.5圈）然后電磁鐵動作然后兩臺步進同時反轉(zhuǎn)回初始位置調(diào)用子程序換規(guī)格簡單電氣原理圖文本顯示屏的修改設(shè)為最佳回復(fù)HYPERLINK/Details/201012/2010122413235700001-1.shtmllreplyo引用引用HYPERLINK/Details/201012/2010122413235700001-1.shtmllreplyo回復(fù)回復(fù)舉報評分S7-200PLCPTO組態(tài)步驟：1.為S7-200PLC選擇選項組態(tài)板載PTO/PWM操作。2.選擇Q0.0或Q0.1，組態(tài)作為PTO的輸出。3.從下拉對話框中選擇線性脈沖串輸出（PTO

23、）。4.若您想監(jiān)視PTO產(chǎn)生的脈沖數(shù)目，點擊復(fù)選框選擇使用高速計數(shù)器。5.在對應(yīng)的編輯框中輸入MAX_SPEED和SS_SPEED速度值。6.在對應(yīng)的編輯框中輸入加速和減速時間。7.在移動包絡(luò)定義界面，點擊新包絡(luò)按鈕允許定義包絡(luò)。選擇所需的操作模式。對于相對位置包絡(luò)：輸入目標速度和脈沖數(shù)。然后，您可以點擊繪制步按鈕，查看移動的圖形描述。若需要多個步，點擊新建步按鈕并按要求輸入步信息。對于單速連續(xù)轉(zhuǎn)動：在編輯框中輸入單速值。若您想終止單速連續(xù)轉(zhuǎn)動，點擊子程序編程復(fù)選框，并輸入停止事件后的移動脈沖數(shù)。8.根據(jù)移動的需要，您可以定義多個包絡(luò)和多個步。9.選擇完成結(jié)束向?qū)?。此程序PLC的Y0Y1Y2輸出的脈沖直接接到，功率放大器脈沖的輸入端，功率放大器的輸出接步進電機。關(guān)于PLC控制步進機的設(shè)計考慮上面各網(wǎng)友對步進機的工作原理及如何用PLC控制步進機前進、后退、啟停及變速運行等做了詳細的說明，對此我就不再重復(fù)講述了。這里我想講的是用PLC控制二臺步進機，在平面上做直線、斜線、曲線運動的設(shè)計思想，設(shè)計一個簡易開環(huán)控制的數(shù)控機床（如線切割電火花機床）。該裝置的硬件（指電氣部分）為：選用S7-200PLC，利用它有二個