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西门子plcs7一200程序复制冬季仪器仪表维护与保养

时间:2020-01-13 02:21来源:公司简介
plc控制步进电机_物理_自然科学_专业资料。第五章 PLC的步进电机 控制系统 ? 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的 执行机构。一般电动机是连续旋转的,而 步进电机的转动是一步一

  plc控制步进电机_物理_自然科学_专业资料。第五章 PLC的步进电机 控制系统 ? 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的 执行机构。一般电动机是连续旋转的,而 步进电机的转动是一步一步进行的。每输 入一个脉冲电信号,步进电机就转动一个 角度

  第五章 PLC的步进电机 控制系统 ? 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的 执行机构。一般电动机是连续旋转的,而 步进电机的转动是一步一步进行的。每输 入一个脉冲电信号,步进电机就转动一个 角度。通过改变脉冲频率和数量,即可实 现调速和控制转动的角位移大小,具有较 高的定位精度,其最小步距角可达0.75°, 转动、停止、反转反应灵敏、可靠。在开 环数控系统中得到了广泛的应用。 5.1步进电机的分类、基本结构和工作 原理 ? 步进电机的分类 1.永磁式步进电机 2.反应式步进电机 3.混合式步进电机 ? 步进电机的基本结构和工作原理 步进电机的分类 ? 1.永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小, 步进角一般为7.5度或15度。 ? 2.反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输 出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。 ? 3.混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的 优点。它又分为两相和五相。两相步进角一般分 为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电 机的应用最为广泛。 步进电机的基本结构和工作原理 ? 三相反应式步进电机的 结构如图所示 ? 定子、转子是用硅钢片 或其他软磁材料制成的。 定子的每对极上都绕有 一对绕组,构成一相绕 组,共三相称为A、B、 C三相。 步进电机的基本结构和工作原理 ? 在定子磁极和转子上都开有齿分度相同的 小齿,采用适当的齿数配合,当A相磁极的 小齿与转子小齿一一对应时,B相磁极的小 齿与转子小齿相互错开1/3齿距,C相则错 开2/3齿距。如图所示 步进电机的基本结构和工作原理 ? 上图中,A相绕组与齿1、5一一对应,而此 时B相绕组与齿2错开1/3齿距,而与齿3错 开2/3齿距,C相绕组与齿3错开2/3齿距, 而与齿4错开1/3齿距。 ? 电机的位置和速度由绕组通电次数(脉冲 数)和频率成一一对应关系。而方向由绕 组通电的顺序决定。 步进电机的基本结构和工作原理 ? 步进电机的基本参数主要有以下内容 ? 1.电机固有步距角 ? 2.步进电机的相数 ? 3.保持转矩(HOLDING TORQUE) ? 4.钳制转矩(DETENT TORQUE) 1.电机固有步距角 ? 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号, 电机所转动的角度。电机出厂时给出了一 个步距角的值,这个步距角可以称之为 “电机固有步距角”,它不一定是电机实 际工作时的真正步距角,真正的步距角和 驱动器有关。 2.步进电机的相数: ? 步进电机的相数是指电机内部的线圈组数,目前 常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电 机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的 步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五 相的为0.36°/0.72° 。在没有细分驱动器时,用 户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步 距角的要求。如果使用细分驱动器,则“相数” 将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分 数,就可以改变步距角。 3.保持转矩 (HOLDING TORQUE) ? 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。它是步进电机最重 要的参数之一,通常步进电机在低速时的 力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出 力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率 也随速度的增大而变化,所以保持转矩就 成为了衡量步进电机最重要的参数之一。 比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有 特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的 步进电机。 4.钳制转矩 (DETENT TORQUE) ? 钳制转矩是指步进电机没有通电的情况下, 定子锁住转子的力矩。由于反应式步进电 机的转子不是永磁材料,所以它没有 DETENT TORQUE。 步进电机主要有以下特点 ? 1.一般步进电机的精度为步进角的3-5%, 且不累积。 步进电机主要有以下特点 ? 2.步进电机外表允许的最高温度取决于不 同电机磁性材料的退磁点。 步进电机温度过高时会使电机的磁性材料 退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因 此电机外表允许的最高温度应取决于不同 电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性 材料的退磁点都在摄氏130度以上,冬季仪器仪表维护与保养报道有的甚 至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表 温度在摄氏80-90度完全正常。 步进电机主要有以下特点 ? 3.步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 当步进电机转动时,电机各相绕组的电感 将形成一个反向电动势;频率越高,反向 电动势越大。在它的作用下,电机随频率 (或速度)的增大而相电流减小,从而导 致力矩下降。 步进电机主要有以下特点 ? 4.步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定 速度就无法启动,并伴有啸叫声。 步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步 进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率, 如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可 能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频 率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频 率应该有加速过程,即启动频率较低,plc工作原理视频讲解然后按一 定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升 到高速)。 5.2步进电机在工业控制领域的主要应用 情况介绍 ? 步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产 品之一, 广泛应用在各种家电产品中,例如打印机、 磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手 臂和录像机等。另外步进电机也广泛应用于各种 工业自动化系统中。由于通过控制脉冲个数可以 很方便的控制步进电机转过的角位移,且步进电 机的误差不积累,可以达到准确定位的目的。还 可以通过控制频率很方便的改变步进电机的转速 和加速度,达到任意调速的目的,因此步进电机 可以广泛的应用于各种开环控制系统中 5.3西门子PLC对步进电机的控制方 法 ? PLC直接控制步进电机 ? 西门子PLC与步进电机驱动器控制步进电机 ? 高频脉冲输出控制举例 PLC直接控制步进电机 ? 使用PLC直接控制步进电机时,可使用PLC 产生控制步进电机所需要的各种时序的脉 冲。例如三相步进电机可采用三种工作方 式: ? 三相单三拍 ? 三相双三拍 ? 三相单六拍 PLC直接控制步进电机 ? 可根据步进电机的工作方式,以及所要求 的频率(步进电机的速度),画出A、B、C 各相的时序图。并使用PLC产生各种时序的 脉冲 ? 例如:采用西门子S7-300PLC控制三相步进 电机的过程。 ? 要求通过PLC可实现三相步进电机的起停控 制、正反转控制,以及三种工作方式的切 换(每相通电时间为1秒钟)。 采用西门子S7-300PLC控制三相步进电机 的过程 ? 变量约定如下 ? 输入:启动按钮SB1:I0.0 ? 方向选择开关SA1:I0.1 ? 停止按钮SB2:I0.2 ? 三相单三拍方式选择SA2:I0.3 ? 三相双三拍方式选择SA3:I0.4 ? 三相单六拍方式选择SA4:I0.5 采用西门子S7-300PLC控制三相步进电机 的过程 ? 输出: A相加电压:Q0.0 ? B相加电压:Q0.1 ? C相加电压:Q0.2 ? 启动指示灯:Q0.3 ? 三相单三拍运行方式:Q0.4 ? 三相双三拍运行方式:Q0.5 ? 三相单六拍运行方式:Q0.6 ? 输出脉冲显示灯: Q0.7 采用西门子S7-300PLC控制三相步进电机 的过程 ? 三相单三拍正向的时序图如图所示 采用西门子S7-300PLC控制三相步进电机 的过程 ? 三相双三拍正向的时序图如图所示 采用西门子S7-300PLC控制三相步进电机 的过程 ? 三相单六拍正向时序图如图所示 PLC直接控制步进电机 ? 编程方法 ? 1.使用定时器指令实现各种时序脉冲的要 求:使用定器产生不同工作方式下的工作 脉冲,然后按照控制开关状态输出到各相 对应的输出点控制步进电机。 编程方法 ? 1.例如:使用图所示的程序可以产生所需 要的脉冲: 编程方法 ? M0.0作为总控制状态位,控制脉冲发生指 令是否启动。一旦启动,采用T0、T1、T2 以及它们的组合可以得到三相单三拍和三 相双三拍的两种工作方式下,各相的脉冲 信号。如T0的状态为三相单三拍工作状态 下A相的脉冲。同理可使用类似程序得到三 相单六拍时各相所需的脉冲信号。 编程方法 ? 2.使用移位指令实现各相所需 的脉冲信号。 ? 例如在MW10中进行移位,每次 移位的时间为1秒钟。如图为三 相单六拍正向时序流程图,三 相单三拍可利用相同的流程图, 从M11.1开始移位,每次移两位, 而三相双三拍从M11.2开始,每 次移两位。 编程方法 ? 在程序段1中,先产生周期为1秒钟的脉冲信 号,如图所示: 编程方法 ? 在不同的工作方式下赋予MW10不同的初值, 如图程序段2~4所示 编程方法 ? 程序段2:三相单三拍或三相单六拍工作方 式,此时均从M11.0开始移位,两种工作方 式均为M11.6为“1”时返回。程序段3:三相 双三拍工作方式,此时从M11.1开始因为, 而在M11.7时返回。程序段4:若按下停止按 钮或没有选择工作方式时,MW10中的内容 为“0”,冬季仪器仪表维护与保养报道则不会有输出。 编程方法 ? 在不同的工作方式下,将移位指令移动的 位数保存在MW20中,程序如图所示 编程方法 ? 程序段5:三相单三拍或三相双六拍,每次 应移动2位。程序段6:三相单六拍,每次应 移动一位。程序段7为移位指令,由于T1的 周期为1秒钟,因此每间隔1秒钟,移位指令 左移指定的位数。再将MW10中对应的位控 制相应的输出,可实现步进电机的控制。 步进电机的反向控制可根据相同的办法来 实现。 西门子PLC与步进电机驱动器控制步进 电机 ? 在对步进电机进行控制时,常常会采用步 进电机驱动器对其进行控制。步进电机驱 动器采用超大规模的硬件集成电路,具有 高度的抗干扰性以及快速的响应性,不易 出现死机或丢步现象。使用步进电机驱动 器控制步进电机,可以不考虑各相的时序 问题(由驱动器处理),只要考虑输出脉 冲的频率(控制驱动器CP端),以及步进 电机的方向(控制驱动器的DIR端)。PLC 的控制程序也简单得多。 西门子PLC与步进电机驱动器控制步进 电机 ? 但是,在使用步进电机驱动器时,往往需 要较高频率的脉冲。因此PLC是否能产生高 频脉冲成为能否成功控制步进电机驱动器 以及步进电机的关键。西门子CPU312C、 CPU313C、CPU313-2DP等型号,集成有用 于高速计数以及高频脉冲输出的通道,可 用于高速计数或高频脉冲输出。 西门子PLC与步进电机驱动器控制步进 电机 ? 下面以CPU313C为例,说明高频脉冲输出的控制 过程。 ? CPU313C集成有3个用于高速计数或高频脉冲输出 的特殊通道,3个通道位于CPU313C集成数字量输 出点首位字节的最低三位,这三位通常情况下可 以作为普通的数字量输出点来使用。再需要高频 脉冲输出时,可通过硬件设置定义这三位的属性, 将其作为高频脉冲输出通道来使用。 西门子PLC与步进电机驱动器控制步进 电机 ? 作为普通数字量输出点使用时,其系统默 认地址为Q124.0、Q124.1、Q124.2(该地址 用户可根据需要自行修改),作为高速脉 冲输出时,对应的通道分别为0通道、1通道、 2通道(通道号为固定值,用户不能自行修 改)。每一通道都可输出最高频率为 2.5KHZ(周期为0.4ms)的高频脉冲。 西门子PLC与步进电机驱动器控制步进 电机 ? 如图所示:CPU313C中,X2前接线。另外,每个通道都有自己的硬件 控制门,0通道的硬件门对应X2前接线号接线端子,对应的输入点默认地址为 I124.2。1通道硬件门7号接线端子,对应的 输入点默认地址为I124.5,而2号通道硬件门 为12号接线端子,对应的输入点默认地址为 I125.0。 西门子PLC与步进电机驱动器控制步进 电机 西门子PLC与步进电机驱动器控制步进 电机 ? 控制通道产生高频脉冲分为以下两个步骤 ? 硬件设置。 ? 调用系统功能块SFB49。 1.硬件设置 ? 要想使这三个通道输出高频脉冲,首先必 须进行硬件设置。硬件设置的过程如下: ? (1)首先创建一个项目,CPU型号选择为 CPU313C,如图所示 1.硬件设置 ? (2)双击SIMATIC 300 Station下的hardware 进入硬件组态工具软件进行硬件设置如图 所示。 1.硬件设置 ? 在硬件组态工具中可以看到CPU313C集成有 24点数字量输入(DI24)、16点数字量输出 (DO16)、5通道模拟量输入(AI5)和2通 道的模拟量输出(AO2)。另外还有计数功 能(count),高频脉冲的属性设置就在 count中设置。冬季仪器仪表维护与保养报道这里的计数器是针对计数频 率要求较高的场合。双击count(如图5.3.11 所示),可进行高速计数、频率控制以及 高频脉冲输出属性设置对线)双击count可进入计数器属性对线kHz进行计数或频率 测 量 , 以 2.5kHz 切 换 频 率 、 计 数 频率进行脉宽调制 1.硬件设置 ? 在对话框中, Channe为通道选择,在其后 面下拉菜单中,可以选择要设置的通道号, CPU313C有三个通道号可以选择,既0、1、 2,用户可以根据自己的需要对某个通道或 三个通道进行分别设置。Operating为工作模 式,在其后面的下拉菜单中有5种工作模式 可以选择(如上图所示)。 1.硬件设置 ? 这里只介绍通道作为高频脉冲输出时的工 作模式。要想在对应通道产生高频脉冲, 必须选择最后一种工作模式:Pulse-width modulation(脉宽调制)。在Short(简述) 中可以看到,每个通道进行高速计数或频 率测量时,最大频率可达30kHz;而作为高 频脉冲输出时,最大频率为2.5kHz。 1.硬件设置 ? 选择Pulse-width modulation选项以后,将出 现默认值设置对线)设置脉冲参数:在上图的对话框中选 择OK,对应通道被设置脉宽调制工作方式, 脉冲参数将被设置为默认值。计数器属性 对话框会出现一个新的标签,Pulse-Width Modulation标签,选择此标签可对脉宽参数 进行设置,如下图所示 1.硬件设置 1.硬件设置 ? Operating Parameters(操作参数)中各参数意义如下: ? ①Output format: Per mile,S7 analog value ? 输出格式(output-format)有两种选择,每密耳(Per mile) 和S7模拟量值(S7 analog value)。选择Per mil,则输出格 式取值范围为(0~1000),选择S7 analog value,则输出格 式取值范围为(0~27648,S7模拟量的最大取值为27648)。 输出格式的取值在调用系统功能块SFB49时设置的,这一 取值将会影响输出脉冲的占空比,具体内容将在后面介绍 SFB49时提到。 1.硬件设置 ? ②Time base: 1ms, 0.1ms ? 时基(Time base)也有两种选择,用户可根据实 际需要选择合适的时基,要产生频率较高的脉冲, 可选择较短的时基(0.1ms)。 ? ③On-delay:接通延时时间值 ? 接通延时(On-delay)是指,当控制条件成立时, 对应通道将延时指定时间后输出高频脉冲。指定 时间值为设置值*时基。取值范围为0~65535 1.硬件设置 ? ④Period:指定输出脉冲的周期。取值范围为 4~65535 ? 周期为设置值*时基。 ? ⑤Minimum pulse:指定最小的脉冲宽度 ? 指定输出脉冲的最小脉宽,最小脉宽的取值范围 为2~Period/2。注意:在指定了最小脉冲宽度以后, 应该保证根据占空比计算出来的高低电平的时间 不小于最小脉冲宽度,否则脉冲将不能正常输出。西门子plcs7一200程序复制 请参看系统功能块SFB49使用方法。 1.硬件设置 ? ⑥Input : Hardware gate ? 通过输入参数选择是否采用硬件门控制, 如果选中硬件门前面的方框,则高频脉冲 的控制需要硬件门和软件门同时控制,如 果不选,则高频脉冲输出单独由软件门控 制。具体控制控制方法将在后面的SFB49介 绍中提到。 1.硬件设置 ? ⑦Hardware Interrupt:Hardware gate opening ? 硬件中断选择,一旦选中硬件门控制以后, 此选项将被激活,用户可根据需要选择是 否在硬件门起动时刻,调用硬件中断组织 块OB40中的程序。 1.硬件设置 ? 将通道的硬件参数设置好以后,按OK键,如果还 需要设置其它通道,可以再次双击count,重新进 入计数器属性对话框对其它通道进行设置。将组 态好的硬件数据进行保存编译(save and compile), 并下载到PLC中,完成硬件设置工作。 ? 要想在相应的通道上获得脉冲,除了硬件设置以 外,还必须在程序中调用产生脉冲的系统功能块 SFB49(符号名为“PULSE”)。 2.调用系统功能块SFB49 ? (1)选中项目下最后一级子菜单Blocks, 并双击Blocks中的OB1进入程序编辑器,在 OB1中,调用SFB49。过程如下:在指令集 工具中,找到library(库)-standard library (标准库)-system Function Blocks(系统 功能块)菜单,并双击该菜单下的系统功 能块SFB49进行调用 2.调用系统功能块SFB49 ? 如图所示 2.调用系统功能块SFB49 ? 在使用系统功能块时,必须指定其背景数 据块。如上图,在红色问号处,指定SFB49 的背景数据块(例如:DB1、DB2)。如背 景数据还未建立,填写数据块后(如填 DB10),则程序编辑器将自动建立DB10为 SB49的背景数据块。 2.调用系统功能块SFB49 ? (2)分配系统功能块SFB49的参数。 ? 系统功能块SB49的参数很多,在使用时, 用户可根据自己的控制需要进行选择性填 写。其各个参数意义如下表所示 2.调用系统功能块SFB49 输入参数 数据 类型 地址 说明 D B 取值范 缺省值 围 LADDR WORD 0 CHANNE INT 2 L SW_EN BOOL 4.0 MAN_DO BOOL 4.1 SET_DO BOOL 4.2 子模块的I/O地址,由用 户在HW配置中指 定。如果I和Q地址不 相等,则必须指定二 者中较低的一个。 指定的通道号 CPU312C: CPU313C: CPU314C: 软件门:控制脉冲输出 手动输出控制使能 控制输出 CPU专 用 0到1 0到2 0 到3 TRUE/ FALSE TRUE/ FALSE TRUE/ W#16#30 0 0 FALSE FALSE FALSE 2.调用系统功能块SFB49 OUTP_VA INT 6.0 L JOB_REQ BOOL 8.0 JOB_ID WORD 10 输出值设置 输出格式为 Per mil时: 0 ~ 1,000 输出格式位 为S7 analog value时: 0~27,648 作业初始化控制端(上 升沿有效) 作业号 W#16#0=无功能作业 W#16#1=写周期 W#16#2=写延时时间 W#16#4=写最小脉冲周 期 W#16#81=读周期 W#16#82=读延时时间 W#16#84=读最小脉冲周 期 0~1000 0~27648 TRUE/ FALSE W#16#0 W#16#1 W#16#2 W#16#4 W#16#8 1 W#16#8 2 W#16#8 4 0 FALSE W#16#0 2.调用系统功能块SFB49 输出参数 数据 类型 地址 说明 D B 取值范围 缺省值 STS_EN STS_STR T STS_DO JOB_DO NE JOB_ERR JOB_STA T BOOL 16.0 BOOL 16.1 BOOL 16.2 BOOL 16.3 BOOL 16.4 WORD 18 状态使能端 硬件门的状态(开始输 入) 输出状态 可以启动新作业 故障作业 作业错误号 TRUE/FALS E TRUE/FALS E TRUE/FALS E TRUE/FALS E RUE/FALSE W#16#0000 至 W#16#FF FF FALSE FALSE FALSE TRUE FALSE W#16#0 2.调用系统功能块SFB49 ? 在SFB49的所有输入参数中主要有两部分, 一部分是用来控制脉冲输出或作为数字量 输出的控制变量;另外一部分则是用来修 改脉冲参数:例如脉冲周期,延时时间, 最小脉宽等。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数LADDR:子模块的地址,数据类型为 字。可在硬件组态时进行地址配置。其默 认值为W#16#300,即输入输出映像区第 768个字节。若通道集成在CPU模块中,则 此参数可以不用设置,若通道在某个子功 能模块上,则必须保证此参数的地址与模 块设置的地址一致。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数CHANNEL:通道号,数据类型为整数。 此参数指定启用的通道号,CPU313C具有3 个通道的高频脉冲输出,通道号分别为0、1、 2。如启动2号通道,则参数值为:2。若通 道号大于2,则在执行功能块时,将发出出 错信息。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数SW_EN:为软件控制门,数据类型为 BOOL。SFB49是通过门功能(Gate Function)控制高频脉冲的起动输出的。门 功能中包括硬件门(hardware gate)和软件 门(software gate)两种:可根据需要设置 为单独使用软件门控制或同时使用硬件门 和软件门控制。门功能工作过程如下图所 示 2.调用系统功能块SFB49 2.调用系统功能块SFB49 ? 单独使用软件门控制时,在硬件设置时, 不能启用硬件门(hardware gate)控制。此 时,高频脉冲输出单独由软件门SW_EN端 控制,即SW_EN端为“1”时,脉冲输出指 令开始执行(延时指定时间后输出指定周 期和脉宽的高频脉冲),当SW_EN端为“0” 时,高频脉冲停止输出。 2.调用系统功能块SFB49 ? 采用硬件门和软件门同时控制时,需要在硬件设 置中,启用硬件门控制。当软件门的状态先为 “1”,同时在硬件门有一个上升沿时,将启动内 部门功能,并输出高频脉冲(延时指定时间输出 高频脉冲)。当硬件门的状态先为“1”,而软件 门的状态后变为“1”,则门功能不启动,若软件 的状态保持“1”,同时在硬件门有一个下降沿发 生,也能启动门功能,输出高频脉冲。当软件门 的状态变为“0”,无论硬件门的状态如何,将停 止脉冲输出。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数MAN_DO:手动输出使能端。一旦通道在硬 件组态时设置为脉宽调制功能,则该通道不能使 用普通的输出线圈指令对其进行写操作控制,要 想控制该通道必须调用功能块SFB49对其进行控制。 如果还想在该通道得到持续的高电平(非脉冲信 号),则可以通过MAN_DO控制端实现。当 MAN_DO端为“1”时,指定通道不能输出高频脉 冲,只能作为数字量输出点使用。当MAN_DO端 为“0”时,则指定通道只能作为高频脉冲输出通 道使用输出指定频率的脉冲信号。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数SET_DO:数字量输出控制端。当 MAN_DO端的状态为“1”时,可通过 SET_DO 端控制指定通道的状态是为高电 平“1”,还是低电平“0”。如果MAN_DO 端的状态为“0”,则SET_DO端的状态不起 作用,不会影响通道的状态。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数OUTP_VAL:输出值设置。输出值参数数据 类型为整数。在硬件设置中我们只指定了脉冲的 周期,延时时间以及最小脉宽等,并没有指定脉 冲的占空比。参数OUTP_VAL就是用来指定脉冲 占空比的。注意:在硬件设置时,如果选择输出 形式(Output-format)为:Per mil,则 OUTP_VAL取值范围为0~1000(基数为1000), 输出脉冲高电平时间长度为: ? Pulse width(脉宽)=(OUTP_VAL/1000)*period (周期) 2.调用系统功能块SFB49 ? 例如:若OUTP_VAL值设置为200,则一个周期中, 200/1000的时间为高电平,800/1000的时间为低电 平:即占空比为1:4。 ? 如果硬件设置时,选择输出形式(output-format) 为S7模拟量值(S7 analog value),则OUTP_VAL 取值范围为0~27648(基数为27648),此时输出 脉冲的脉宽为: ? Pulse width(脉宽)=(OUTP_VAL/27648)* period(周期) 2.调用系统功能块SFB49 ? 此时如果OUTP_VAL值设置为200,则一个周期中 200/27648的时间为高电平,27448/27648的时间为 低电平。 ? 注意在设置占空比时,应该保证计算出的高低电 平的时间都不能小于硬件设置中指定的最小脉宽 值(Minimum pulse width),否则将不能输出脉冲 信号。 ? 以上参数为控制脉冲的操作信号。如果想要修改 硬件设置时,如脉冲周期,延时时间等参数,则 要通过下面的参数来完成。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数JOB_REQ:为作业操作信号,通过作 业操作可以修改硬件设置时指定的某些参 数如延时时间,周期,最小脉宽等的。作 业初始化控制端是上升沿有效,当 JOB_REQ端的状态由“0”变为“1”时将进 行作业操作功能,具体事件由作业ID和作 业值决定。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数JOB_ID:为作业号,作业号决定了具体的作 业事件,例如,如果想修改脉冲周期则可指定 JOB_ID号为W#16#1,如果想修改延时时间则可 指定JOB_ID的参数为W#16#2。如果想读取周期, 则指定JOB_ID号为W#16#81。在系统功能SFB49 的背景数据块中,有一个静态变量:JOB_OVAL, 如图所示,变量类型为双整数,SFB49进行读作业 操作时,将把读取的值放在这一区域,用户可访 问这一区域得到高频脉冲相关参数的值。 2.调用系统功能块SFB49 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数JOB_VAL:为写作业的值,参数类型 为双整数,指定的值乘以硬件组态时指定 的时基为定义的时间值。当JOB_REQ有上 升沿发生时,JOB_VAL端定义的值将代替 脉冲原有的参数。 2.调用系统功能块SFB49 ? 系统功能块SFB49(符号名为PLUSE)输出 参数意义如下表所示 2.调用系统功能块SFB49 输出参数 数据 类型 地址 说明 D B 取值范围 缺省值 STS_EN STS_STR T STS_DO JOB_DO NE JOB_ERR JOB_STA T BOOL 16.0 BOOL 16.1 BOOL 16.2 BOOL 16.3 BOOL 16.4 WORD 18 状态使能端 硬件门的状态(开始输 入) 输出状态 可以启动新作业 故障作业 作业错误号 TRUE/FALS E TRUE/FALS E TRUE/FALS E TRUE/FALS E RUE/FALSE W#16#0000 至 W#16#FF FF FALSE FALSE FALSE TRUE FALSE W#16#0 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数STS_EN:状态使能端。其状态显示高 频脉冲输出的条件是否成立,当STS_EN端 的状态为“1”时,表示高频脉冲输出条件成 立,通道处于延时或输出状态。 ? 参数STS_STRT:硬件门状态。无论是否启 动硬件门功能,参数STS_STRT的状态与通 道对应的硬件门的状态一致。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数STS_DO:为通道的输出状态,当通道 作为数字量输出或高频脉冲输出时, STS_DO端的状态与通道输出的状态一致。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数JOB_DONE:为可以启动新作业的端,正常 情况下JOB_DONE端的状态为“1”,表示可以启 动新作业;当JOB_REQ端有上升沿时,将执行指 定作业修改对应参数,这时JOB_DONE的状态将 变为“0”,当作业执行完毕,参数修改好以后, JOB_DONE的状态将自动恢复为“1”状态。注意, 一般作业执行的时间很短,因此JOB_DONE为 “0”的状态时间也很短。在做实验时用肉眼很难 观察到JOB_DONE端的状态变化,可以在程序中 用JOB_DONE输出的信号控制一个加法计数器, 可以看到,作业每启动一次,计数器的值都会加1, 证明在执行作业时,JOB_DONE端的状态的确发 生过变化。 2.调用系统功能块SFB49 ? 参数JOB_ERR:为故障作业,当JOB_ERR 的状态为“0”时,表示作业执行正常,当 JOB_ERR的状态为“1”时,表示有故障发 生,具体故障原因可查看故障代码(由 JOB_STAT端读取) ? 参数JOB_STAT:为作业错误代码。如果发 生作业错误,则JOB_ERR = TRUE。 JOB_STAT中将给出精确的错误原因。具体 如下表所示 2.调用系统功能块SFB49 事件类别 错误 代码 W#16#0 411 W#16#0 412 W#16#0 421 W#16#0 422 W#16#0 431 W#16#0 432 解释 周期过短。西门子plcs7一200程序复制 周期过长。 延时过短。 延时过长。 最小脉冲周 期过短。 最小脉冲周 期过长。 2.调用系统功能块SFB49 ? 发生系统错误后,事件类别错误代码解释 如下: ? W#16#8001 操作模式错误或参数错误。在 “组态硬件”中设置正确的操作模式,或 使用与已设置的操作模式相匹配的SFB。 ? W#16#8009 通道号非法。例如:将通道号 设置值3 (CPU的专用值)。 高频脉冲输出控制举例 ? 控制要求:使用西门子PLC,在CPU313C模 块的0通道通过软件门单独控制,产生周期 为20MS,占空比为1:4,最小脉宽为1MS 的高频脉冲,延时时间为2秒钟。在1通道通 过硬件门和软件门同时控制产生周期为4秒 钟,占空比为1:3,最小脉宽为500MS的高 频脉冲,延时时间为0秒钟。硬件门打开时 不调用硬件中断组织块。 高频脉冲输出控制举例 ? 1.进行硬件设置: ? ①创建项目(取名为高频脉冲输出练习), 选择CPU型号为CPU313C ? ②打开该项目中的硬件组态工具并双击 count进行属性-计数器话框。 ? ③在属性-计数对话框中选择 channel :0, operating:pulse Width modulation,并在弹 出的对话框中选择OK键进行确定。 高频脉冲输出控制举例 ? ④选择最后一个标签pulse width modulation(脉宽 调制标签)并进行operation parameter(操作参数) 设置: Output format(输出格式):选择per mile ? time base(时基):选择0.1ms ? On-delay(接通延时):20000 ? period(周期): 200 ? Minimum pulse period(最小脉宽):10 ? 输入参数选择时,不选硬件门 高频脉冲输出控制举例 ? 设置效果如图所示 高频脉冲输出控制举例 ? ⑤按OK键确认设置,并再次双击count设 置通道1。过程与步骤C、D相同,设置效 果如图所示: 高频脉冲输出控制举例 ? ⑥按OK键确认设置,并双击DI24/DO16 将CPU313C自带的输入输出点的地址由系 统默认的124字节开始,修改为从0字节开 始,修改效果如图所示: 高频脉冲输出控制举例 ? ⑦对硬件设置进行保存编译(save and compile)和下载(download)。完成硬件 设置。 高频脉冲输出控制举例 ? 2.编写程序调用系统功能块SFB49 ? ①打开组织块OB1,在library-standard library- system Function Blocks菜单下双击SFB49进行调用 (调用两次,0通道和1通道。 ? ②为两个SFB49分别指定背景数据块DB1和DB2 (如果数据块不存在,程序编辑器将自动产生数 据块中的变量,使其与SFB49的参数保持一致,成 为SFB49的背景数据块)。 高频脉冲输出控制举例 ? ③对SFB49参数进行设置,结果如图所示: 高频脉冲输出控制举例 ? ④对程序进行保存,下载组织块OB1和指定 的数据块DB1、DB2到PLC。 ? 注意由于数据块是用户据需要设置的,西门子plcs7一200程序复制因 此在使用时必须先下载到PLC中,否则在执 行程序时,一旦PLC执行到需要访问数据块 时,CPU将发生出错并停机,系统功能块 SFB49集成在PLC的CPU中,因此不需要下 载。 高频脉冲输出控制举例 ? 3.进行联机调试。 ? ①将PLC工作模式选择开关拨到RUN,按下I0.0端 的控制按钮(保持2秒钟以上),观察0通道的状 态,可以看到0通道在等2秒之后,有高频脉冲输 出。对程序进行在线的状态一致,M0.2 的状态与0通道的状态一致。按下0通道的硬件门 I0.2对应的控制按钮,观察M0.1的状态。 高频脉冲输出控制举例 ? ②按钮I0.1端的控制按钮,观察1通道的状态,可 看到,由于1通道硬件设置时,采用硬件门控制, 因此单独按下软件门的控制端时(这里为I0.1), 1通道没有脉冲输出。保持I0.1的状态为“1”,同 时按下1通道的硬件门I0.5对应的控制按钮,观察1 通道的状态,松开硬件门I0.5的对应按钮,可以观 察到1通道的脉冲继续输出,当松开软件门的控制 按钮I0.1,则脉冲立刻停止输出。 观察M1.0与I0.1 和I0.5状态的对应关系。 高频脉冲输出控制举例 ? ③先按下1通道硬件门I0.5的控制按钮,观 察1通道和M1.0~M1.2各位的状态,保持I0.5 的状态为“1”,按下软件门的控制按钮I0.1, 观察1通道是否有脉冲输出(没有),保持 软件门的状态为“1”,松开I0.5的控制按钮, 可以看到,这是1通道有脉冲输出,松开 I0.1,脉冲将停止输出。 5.4实训十用S7PLC产生高频脉冲控 制步进电机 ? 实训目的 ? 1.掌握步进电机与步进电机驱动器的接线 方法以及PLC与步进电机驱动器的接线.掌握PLC高频脉冲的控制方法 ? 实训设备 ? 实训内容:步进电机控制 实训设备 ? 1.PLC实验板(CPU313C) ? 2.步进电机一台 ? 3.步进电机驱动器一台 ? 4.拨动开关 5只,指示灯6只 ? 5.导线若干以及电工工具 ? 6.PC机和STEP 7编程调试软件 实训内容:步进电机控制 ? 项目内容:本项目以北京斯达微步控制技 术有限公司生产的系列步进电机以及步进 电机驱动器为例,采用西门子PLC (CPU313C)实现步进电机的控制,步进电 机控制要求如下所示: ? (1)选择开关SA1决定步进电机的工作模 式,当SA1状态为0时,步进电机处于可运 行模式,当SA1的状态为“1”时,步进电机 处于设置参数模式。 实训内容:步进电机控制 ? (2)当步进电机处于工作模式时,控制要 求如下:方向控制按钮SA2的状态为“0”时, 要求步进电机旋转方向为顺时针(正转), 为“1”要求为逆时针(反转)。当按下长动 按钮SB1时,要求步进电机旋转(方向由 SA2决定),当按下停止按钮SB2时,步进 电机停止运行。当按下点动定时按钮SB3时, 步进电机将按点动过程运动。 实训内容:步进电机控制 ? (3)当步进电机处于参数设置模式时,控制要求 如下:按钮SB1作为作业操作请求按钮,作业为固 定内容即:修改周期参数。按钮SB3为步进电机速 度的切换按钮,要求步进电机可以在以下几种频 率运行2.5khz,2.4khz,2.25khz,2khz,1.75khz, 1.5khz。每种工作频率切换时,分别由HL1、HL2、 HL3、HL4、HL5、HL6显示。当步进电机处于运 行工作模式时,步进电机实际运行时的速度(频 率)也由HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6显 示。 实训内容:步进电机控制 ? 系统分析 ? 1. PLC和系统硬件配置 控制系统中的硬件配置如下 实训内容:步进电机控制 序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 CPU 电源模块 前连接器 步进电机 步进电机驱动器 开关按钮 指示灯 型号说明 CPU313C PS307 40针 17HS101 SH-2H042Ma 数量 1 1 1 1 1 5 DC24V 6 实训内容:步进电机控制 ? 2.分析控制要求进行输入输出点分配, 并根据分配画出外部接线图。 实训内容:步进电机控制 序 输入信号名称 号 地址 序号 1 工作模式选择开关 I0.0 1 SA1(常开) 2 2 开始按钮SB1(作 I0.1 3 业请求)(常开) 4 3 停止按钮SB2(作 I0.2 5 业ID)(常开) 6 4 点动定时按钮SB3 I0.3 7 (脉冲频率) (常开) 5 方向控制切换按钮 I0.4 8 SA2(常开) 输出信号名称 地址 步进电机CP脉冲 步进电机方向DIR 指示灯HL1 指示灯HL2 指示灯HL3 指示灯HL4 指示灯HL5 0通道 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 指示灯HL6 Q0.7 实训内容:步进电机控制 ? 步进电机与步进电机驱动器如图所示 ? 17HS101为2相混合式步进电机,步距角为 1.8度,相电流为1.7安培,驱动电压为 DC24V。 步进电机(17HS101) 步进电机接线端子 实训内容:步进电机控制 ? 步进电机与步进电机驱动器如图所示 步进电机驱动器 步进电机驱动器接线端子 实训内容:步进电机控制 ? SH-2H042Ma步进电机驱动器为2/4相混合型步进 电机驱动器。细分数由拨位开关设定(2、4、8) 分别对应步距角0.9度、0.45度、0.225度。最大相 电流输出为1.7安培,工作电压为DC24V,plc工作原理视频讲解配套电 机有17HS001、17HS101、17HS111和23HS2019。 步进电机与配套步进电机驱动器的接线所示,将步进电机相应相的接线端子 (根据颜色判断)连接到步进电机驱动器对应端 子的上即可 实训内容:步进电机控制 ? 步进电机与步进电机驱动器的接线图如图 所示 实训内容:步进电机控制 ? 步进电机驱动器与PLC连接,SH-2H042Ma 步进电机驱动器的输入信号为CP+、CP-和 DIR+、DIR-,其连接方式有三种: ①共阳 极方式:把CP+和DIR+接在一起作为共阳 端OPTO(接外部系统的+5V),脉冲信号 接入CP-端,方向信号接入DIR-端;②共阴 极方式:把CP-和DIR-接在一起作为共阴端 (接外部系统的GND),脉冲信号接入 CP+端,方向信号接入DIR+端;③差动方 式:直接连接。 实训内容:步进电机控制 ? SH-2H042Ma型号步进电机驱动器输入信号 的幅值为TTL电平,最大为5V,如果控制电 源为5V则可以直接接入,否则需要在外部 连接限流电阻R,以保证给驱动器内部光耦 原件提供8~15mA的驱动电流。 实训内容:步进电机控制 ? 外加电阻大小如表所示 接线图如图所示 信号幅值 5V 12V 24V 限流电阻R 不加 680Ω 2KΩ 实训内容:步进电机控制 ? 西门子PLC与SH-2H042Ma步进电机驱动器 相连时,采用共阳极方式连接,将CP+和 DIR+接在一起作为共阳端OPTO。其接线 方式图所示 实训内容:步进电机控制 ? 根据上图所示的接线方式,以及输出分配 时,对PLC控制步进电机CP端和DIR端分配 的输出点,可画出PLC与步进电机驱动器之 间的接线图,如图所示 实训内容:步进电机控制 ? 另外PLC输出模块的24V直流电源见图所示: 普通输入输出点的接线图如图所示 实训内容:步进电机控制 ? 3.分析控制要求,并根据控制要求进行 硬件组态和程序设计。 ? 参考程序见附录光盘 实训步骤 ? 1.根据步进电机与步进电机驱动器端子 图,完成系统的硬件接线.创建步进电机控制项目并进行硬件组 态。 ? 3.编写控制程序,并下载运行。 ? 4.在线调试

编辑:公司简介 本文来源:西门子plcs7一200程序复制冬季仪器仪表维护与保养

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