大尺寸多工步自動(dòng)推料進(jìn)給裝置及控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、大尺寸多工步自動(dòng)推料進(jìn)給裝置及控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章 緒論11 plc在組合機(jī)床控制中的應(yīng)用一.可編程控制器的定義 可編程控制器，簡稱plc（programmable logic controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(huì)（international electrical committee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc做了如下定義：“plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控

2、制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。二.plc的特點(diǎn) 1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時(shí)間則更長。從plc的機(jī)外電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢

3、測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3 易學(xué)易用，深

4、受工程技術(shù)人員歡迎 plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 plc用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5 體積小，

5、重量輕，能耗低 以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 三.在組合機(jī)床自動(dòng)線中，一般根據(jù)不同的加工精度要求設(shè)置三種滑臺(tái) 目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1 開關(guān)量的邏輯控制 這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線

6、、電鍍流水線等。 2 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（analog）和數(shù)字量（digital）之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3 運(yùn)動(dòng)控制 plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)

7、器人、電梯等場合。 4 過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運(yùn)行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 5 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功

8、能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 6 通信及聯(lián)網(wǎng) plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信非常方便。 7 plc控制的數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu) 一般組合機(jī)床自動(dòng)線中的數(shù)控滑臺(tái)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)。采用plc控制的數(shù)控滑臺(tái)由可編程控制器、環(huán)行脈沖分配器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)和伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成， 伺

9、服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪z1、z2應(yīng)該采取消隙措施，避免產(chǎn)生反向死區(qū)或使加工精度下降；而絲杠傳動(dòng)副則應(yīng)該根據(jù)該單元的加工精度要求，確定是否選用滾珠絲杠副。采用滾珠絲杠副，具有傳動(dòng)效率高、系統(tǒng)剛度好、傳動(dòng)精度高、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，但成本較高且不能自鎖。 8 控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 軟件結(jié)構(gòu)根據(jù)控制要求而設(shè)計(jì)，主要?jiǎng)澐譃槲宕竽K：即步進(jìn)電機(jī)控制模塊、定位控制模塊、數(shù)據(jù)撥盤輸入及數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)碼輸出顯示模塊、元件故障的自動(dòng)檢測與報(bào)警模塊。 由于整個(gè)軟件結(jié)構(gòu)較為龐大，脈沖控制器產(chǎn)生0.1秒的控制脈沖，使移位寄存器移位，提供六拍時(shí)序脈沖，通過三相六拍環(huán)形分配器使三個(gè)輸出繼電器y430、y431、y432按照單雙

10、六拍的通電方式控制步進(jìn)電機(jī)。為實(shí)現(xiàn)定位控制，采用不同的計(jì)數(shù)器分別控制粗定位行程和精定位行程，計(jì)數(shù)器的設(shè)定值依據(jù)行程而定。例如，設(shè)刀具或工作臺(tái)欲從a點(diǎn)移至c點(diǎn)，已知ac200mm，把a(bǔ)c劃分為ab與bc兩段，ab196mm，bc4mm，ab段為粗定位行程，采用0.1mm/步的脈沖當(dāng)量快速移動(dòng)，利用了6位計(jì)數(shù)器（c660/c661），而bc段為精定位行程，采用0.01mm/步的脈沖當(dāng)量精確定位，利用了3位計(jì)數(shù)器c460，在粗定位結(jié)束進(jìn)入精定位的同時(shí)，plc自動(dòng)接通電磁離合器輸出點(diǎn)y433以實(shí)現(xiàn)變速機(jī)構(gòu)的更換。 9 plc控制系統(tǒng)的接地方法 （1）由于plc機(jī)柜和操作臺(tái)、配電柜等用電設(shè)備的金屬外殼及

11、控制設(shè)備正常不帶電的金屬部分，由于各種原因（如腐蝕、絕緣破損等）而有可能帶危險(xiǎn)電壓，所以應(yīng)該進(jìn)行保護(hù)接地，低于36v供電的設(shè)備，無特殊要求可不做接地保護(hù)。 （2）plc控制系統(tǒng)中的基準(zhǔn)電位是各回路工作的參考電位，基準(zhǔn)電位的連接線稱為系統(tǒng)地，通常是控制回路直流電源的零伏導(dǎo)線，系統(tǒng)接地的方式有浮地方式、直接接地方式和電容接地方式。 （3）為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)置的屏蔽接地端子應(yīng)做屏蔽接地。其中信號(hào)回路接地和屏蔽接地又通稱為工作接地。 一般以上接地方法的控制原則是：保護(hù)地和工作地不能混用，這是由于在每一段電源保護(hù)地線的兩點(diǎn)間會(huì)有數(shù)毫伏，甚至幾伏的電位差，這對(duì)低電平信號(hào)電路來說是一個(gè)非常嚴(yán)重的干

12、擾。屏蔽地，當(dāng)信號(hào)電路是單點(diǎn)接地時(shí)，低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)單點(diǎn)接地，如果電纜的屏蔽層接地點(diǎn)有一個(gè)以上時(shí)，將產(chǎn)生噪聲電流，形成噪聲干擾源。 本系統(tǒng)采用的接地電阻都需要在規(guī)定的范圍內(nèi)，對(duì)于plc組成的控制系統(tǒng)一般應(yīng)小于4，而且要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，事前都需要進(jìn)行防腐處理。plc組成的控制系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置接地系統(tǒng)，也可以利用現(xiàn)場條件進(jìn)行“等電位聯(lián)結(jié)”進(jìn)行接地設(shè)計(jì)。 10 plc控制梯形圖： 梯形圖是通過連線把plc指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的plc指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這

13、個(gè)指令組一般總是從裝載（ld）指令開始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含ld指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來連接指令組的。下圖是三菱公司的fx2n系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例： 它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。第二組僅一個(gè)end指令，用以 結(jié)束程序。11 梯形圖與助記符的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎?，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋?

14、地址 指令 變量 0000 ld x000 0001 or x010 0002 and not x001 0003 out y000 0004 end 反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對(duì)應(yīng)的梯形圖。 12 梯形圖與電氣原理圖的關(guān)系： 如果僅考慮邏輯控制，梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如梯形圖的輸出（out）指令，對(duì)應(yīng)于繼電器的線圈，而輸入指令（如ld，and，or）對(duì)應(yīng)于接點(diǎn)，互鎖指令（il、ilc）可看成總開關(guān)，等等。這樣，原有的繼電控制邏輯，經(jīng)轉(zhuǎn)換即可變成梯形圖，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，即可變成語句表程序。 有了這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，用plc程序代表繼電邏輯是很容易的。這也是plc技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)繼電控

15、制技術(shù)的繼承。 四、數(shù)控滑臺(tái)的plc控制方法 數(shù)控滑臺(tái)的控制因素主要有三個(gè)： 1 行程控制 一般液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的行程控制是利用位置或壓力傳感器（行程開關(guān)/死擋鐵）來實(shí)現(xiàn)；而數(shù)控滑臺(tái)的行程則采用數(shù)字控制來實(shí)現(xiàn)。由數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)可知，滑臺(tái)的行程正比于步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角，因此只要控制步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角即可。由步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特性可知步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的控制脈沖個(gè)數(shù)；因此可以根據(jù)伺服機(jī)構(gòu)的位移量確定plc輸出的脈沖個(gè)數(shù)： n= dl/d （1） 式中 dl伺服機(jī)構(gòu)的位移量（mm） d 伺服機(jī)構(gòu)的脈沖當(dāng)量（mm/脈沖） 2 進(jìn)給速度控制 伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度取決于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而步進(jìn)電機(jī)的

16、轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率;因此可以根據(jù)該工序要求的進(jìn)給速度,確定其plc輸出的脈沖頻率: f=vf/60d (hz) (2) 式中 vf伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度(mm/min) 3 進(jìn)給方向控制 進(jìn)給方向控制即步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過改變步進(jìn)電機(jī)各繞組的通電順序來改變其轉(zhuǎn)向;如三相步進(jìn)電機(jī)通電順序?yàn)閍-ab-b-bc-c-ca-a時(shí)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)繞組按a-ac-c-cb-b-ba-a順序通電時(shí)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。因此可以通過plc輸出的方向控制信號(hào)改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序來實(shí)現(xiàn)，或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來改變步進(jìn)電機(jī)繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)。 五.plc的國內(nèi)外狀況 世界上公認(rèn)的第一臺(tái)

17、plc是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制的。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的plc主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使plc增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。此時(shí)的plc為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，

18、計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、pid功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、

19、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了plc的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的cf系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的dkk及d系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的s系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的yz系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在

20、工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的plc生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，plc在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 六.plc未來展望 21世紀(jì)，plc會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)

21、品牌壟斷國際市場的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)dcs（distributed control system）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。12 課題的主要任務(wù)1、硬件的設(shè)計(jì)利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，利用絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)工作臺(tái)的前進(jìn)。對(duì)進(jìn)給裝置電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)也要對(duì)進(jìn)給裝置傳動(dòng)裝置的關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。2、軟

22、件的設(shè)計(jì)利用plc來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。針對(duì)不同的工件調(diào)用相應(yīng)的程序來對(duì)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)多工步自動(dòng)推料進(jìn)給。第二章 設(shè)備的測試與轉(zhuǎn)接板的制作21設(shè)備的測試1、設(shè)備改造分析原設(shè)備為pmac設(shè)備，現(xiàn)在用的是其中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和限位關(guān)系，因此必須了解其中的mycom步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)關(guān)系和限位原點(diǎn)定義。mycom步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器說明：cp11端子：1-5v 2-plus（脈沖輸入） 3-5v 4-dir（方向輸入）cp12端子：1-電機(jī)a向 2-電機(jī)a/向 3-電機(jī)b向 4-電機(jī)b/向cp13端子：1-24v 2-24v 3-gnd 4-gnd要實(shí)現(xiàn)多工步自動(dòng)推料進(jìn)給，只要電機(jī)要按照規(guī)定的方式轉(zhuǎn)動(dòng)

23、即可，故只需控制脈沖和方向。即只需將外部信號(hào)給cp11端子，cp12端子和cp13端子并不會(huì)影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，故可以用原pmac設(shè)備的部件。2、設(shè)備限位關(guān)系的測量限位原點(diǎn)的定義： 經(jīng)過對(duì)原設(shè)備的觀察，得知原設(shè)備及限位開關(guān)是點(diǎn)接觸式的限位開關(guān)，故電壓大小不會(huì)影響其工作。圖1圖1為原pmac設(shè)備的限位接控制輸入的十針插座，在各個(gè)位置時(shí)對(duì)十針插座的測量結(jié)果如下：任意位置時(shí)：1、3、4、5、6、7、8、9接通x電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，x軸帶動(dòng)工作臺(tái)到x原點(diǎn)時(shí)：1、3、5、6、7、8、9接通y電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，y軸帶動(dòng)工作臺(tái)到y(tǒng)原點(diǎn)時(shí)：1、3、4、6、7、8、9接通x電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，x軸帶動(dòng)工作臺(tái)到x左極限時(shí)：1、3、4、

24、5、7、8、9接通x電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，x軸帶動(dòng)工作臺(tái)到x右極限時(shí)：1、3、4、5、6、7、9接通y 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，y軸帶動(dòng)工作臺(tái)到y(tǒng)左極限時(shí)：1、3、4、5、6、8、9接通y 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，y軸帶動(dòng)工作臺(tái)到y(tǒng)右極限時(shí)：1、3、4、5、6、7、8接通注：在測量x 軸向的各個(gè)位置時(shí)y軸位于非圓點(diǎn)，非極限位：在測量y軸向的各個(gè)位置時(shí)x軸位于非圓點(diǎn)，非極限位。由以上測量結(jié)果分析可知：（1）、原設(shè)備的限位開關(guān)使用的是限位開關(guān)的常閉觸點(diǎn)；（2）、原設(shè)備的com端是1、3即模擬地，而2和10沒有使用；（3) 、x軸原點(diǎn)接入點(diǎn)為4，y軸原點(diǎn)接入點(diǎn)為5，x軸左極限接入點(diǎn)為6，x軸右極限接入點(diǎn)為8，y軸左極限接入點(diǎn)為7，y軸右極

25、限接入點(diǎn)為9?？梢缘贸鲈O(shè)備的限位接線關(guān)系如圖2 所示：圖2 22制作轉(zhuǎn)接板及電路分析、 電路分析要實(shí)現(xiàn)plc對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制要做以下兩步：（）：將plc的發(fā)出的脈沖和方向信號(hào)送給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；（）：將工作臺(tái)的限位開關(guān)引入到plc的輸入點(diǎn)。、電路原理圖如圖圖其中電阻和分別為脈沖和方向的下拉電阻。下拉電阻的連接說明：程序編好后，經(jīng)plc調(diào)試有脈沖輸出，但是當(dāng)它跟設(shè)備的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接后電機(jī)卻不轉(zhuǎn)，為了解決這一問題做了以簡單的檢驗(yàn)設(shè)備，如圖：圖發(fā)光二極管的最大要求電流是10ma而所要測的電路中兩端電壓是5v，所以取得電阻為500歐姆。檢驗(yàn)過程如下：（1）、通過原設(shè)備的手搖設(shè)備使原設(shè)備有脈沖輸出并驅(qū)

26、動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，plc的脈沖輸出是斷開的，經(jīng)檢驗(yàn)，發(fā)光二極管閃爍，得知原設(shè)備輸出的是高低電平脈沖。（2）、將plc接通并將程序輸入到plc中，通過檢驗(yàn)plc輸出端，此時(shí)輸出端沒有聯(lián)接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上，經(jīng)檢查，發(fā)光二極管閃爍，得知plc輸出的也是高低電平脈沖。（3）、將plc輸出端聯(lián)接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上，并將檢驗(yàn)電路接到脈沖輸出端和0v之間，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)光二極管也閃爍。通過以上的檢測，推理得知在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器里應(yīng)該有一個(gè)電容，當(dāng)脈沖處于高電平時(shí)電容充電，當(dāng)脈沖處于低電平時(shí)由于有電容，低電平不能馬上被輸入到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器里，不能被識(shí)別所以電機(jī)不轉(zhuǎn)。當(dāng)接一電阻時(shí)起到了將電容電壓拉低的作用，這樣低電平可以輸入到電機(jī)

27、驅(qū)動(dòng)器里，這樣電機(jī)就可以轉(zhuǎn)了。示意圖如圖：圖下拉電阻的連接說明：當(dāng)程序編好進(jìn)行調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)不管方向控制輸出端是還是電機(jī)只是右轉(zhuǎn)，為分析并解決這一問題做以下測試：（）、將的方向輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器斷開，用萬用表的支流檔來測試的方向輸出端電壓是否有變化。測量結(jié)果是當(dāng)方向控制輸出端是時(shí)該端電壓是伏，當(dāng)方向控制輸出端是時(shí)該端電壓是伏。（）、將原設(shè)備的脈沖方向端接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上，通過原設(shè)備的手搖設(shè)備驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。測量結(jié)果是當(dāng)電機(jī)右轉(zhuǎn)時(shí)方向控制端的電壓是伏，當(dāng)電機(jī)左轉(zhuǎn)是方向輸出端的電壓是伏，當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)方向輸出端的電壓是伏。（）將原設(shè)備的脈沖方向端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上斷開，測的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的方向控制端的電壓是伏。對(duì)

28、測試結(jié)果分析得知：電壓驅(qū)動(dòng)器上在方向端提供伏的電壓。故當(dāng)需要電機(jī)左轉(zhuǎn)時(shí)需要一個(gè)下拉電阻來將方向端的電壓拉低，使得電機(jī)可以左轉(zhuǎn)。通過使用來控制繼電器來使得電壓拉低。環(huán)形分配器說明（如圖6）：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。這種位電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化的部分稱為脈沖分配器，又稱為環(huán)型脈沖分配器。實(shí)現(xiàn)環(huán)型分配的力法有3種：一種是采用計(jì)算機(jī)軟件，利用查表或計(jì)算方法來進(jìn)行脈沖的環(huán)型分配，簡稱軟環(huán)分。該方法能充分利用計(jì)算機(jī)軟件資源，以降低硬件成本尤其是對(duì)多相電動(dòng)機(jī)的脈沖分配具有更大的優(yōu)點(diǎn)。但由于軟環(huán)分占用計(jì)算機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，故會(huì)使插補(bǔ)次的時(shí)間增加，易影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度

29、。另種足采用小規(guī)模集成電路搭接而成的三相六拍環(huán)型脈沖分配器。這種方式靈活性很大，可搭接任意通電順序的環(huán)形脈沖型分配器，同時(shí)在工作時(shí)不占用計(jì)算機(jī)的工作時(shí)間。第三種是采用專用環(huán)型分配器器件，如ch250，即為一種三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)專用環(huán)型分配器，它可以實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各種環(huán)型分配，使用方便，接口簡單。uln2003 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅npn達(dá)林頓管組成。 該電路的特點(diǎn)如下：uln2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7k 的基極電阻,在5v 的工作電壓下它能與ttl 和cmos 電路 直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。uln2003 工作電壓高，工作電流大

30、，灌電流可達(dá)500ma，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50v 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。圖6高低壓功串放大電路說明（如圖7）：高低壓功串放大電路為采用脈沖變壓器t1組成的高低壓控制電路原理圖。吳脈沖輸入時(shí)，vt1、vt2、vt3、vt4均截至，電動(dòng)機(jī)繞組w無電流通過，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。有脈沖輸入時(shí)，vt1、vt2、vt4飽和導(dǎo)通，在vt2由截止到飽和期間，其集電極電流，也就是脈沖變壓器t1的一次電流急劇增加，在變壓器二次側(cè)感生成一個(gè)電壓，使vt3導(dǎo)通，80v的高電壓經(jīng)高壓管vt3加到繞組w上，使電流迅速上升，當(dāng)vt2進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，t1一次側(cè)感電流暫時(shí)恒定，無磁通量變化，二次側(cè)的感應(yīng)電壓為0，v

31、t3截至。這時(shí)，12v低壓電源經(jīng)vd1加到電動(dòng)機(jī)繞組w上并維持繞組中的電流。輸入脈沖結(jié)束后vt1、vt2、vt3、vt4又都截至，儲(chǔ)存在w中的能通過18的電阻和vd2放電，18電阻的作用是減小放電回路的時(shí)間常數(shù)，改善電流波形的后沿。該電路由于采用高壓驅(qū)動(dòng)，電流增長加快，脈沖電流的前沿變陡，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行頻率都得到提高。高低壓功串放大電路由于僅在脈沖開始時(shí)的一瞬間接通高壓電源，其余時(shí)間均由低壓供電，故效率很高。又由于電流上升率高，故高速運(yùn)行性能好，但由于電流波形陡，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生過沖，故諧波成分豐富，致使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)震動(dòng)較大（尤其在低速運(yùn)行時(shí)）。圖7、轉(zhuǎn)接板的說明因?yàn)樵O(shè)備的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和限位電

32、纜位于原設(shè)備內(nèi)，要將plc信號(hào)輸入到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器并將限位電纜的限位信號(hào)取到plc中，必須做一個(gè)裝接板，該板的功能有以下幾個(gè)：（1）、將plc信號(hào)輸入到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（2）、將限位電纜的限位信號(hào)取到plc中（3）、將5v電源分別送到plc輸出端及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的脈沖輸入端（4）、將電路的線合理的分布，不至于太亂電路轉(zhuǎn)接板如圖：圖第三章 程序的設(shè)計(jì)31 s7-200的工作原理在plc通電后，需要對(duì)硬件和軟件作一些初始化的工作。為了使plc的輸出及時(shí)響應(yīng)各種輸入信號(hào)，初始化后反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)，即以掃描模式工作。plc的工作步驟一般有7個(gè)，如下： （）、讀取輸入在plc的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片

33、區(qū)域來存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱為輸入過程映像寄存器和輸出過程映象寄存器。cpu以字節(jié)（8位）為單位來讀寫輸入/輸出過程影響寄存器。在讀取輸入階段，plc把所有外部數(shù)字量輸入電路的1/0狀態(tài)（或稱on/off狀態(tài)）讀入輸入過程影響寄存器。外部的輸入電路閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入過程映像寄存器為1狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的常開觸電接通，常閉觸電斷開。外接的輸入電路斷開時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入過程映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的常開觸電斷開，常閉觸電接通（）、執(zhí)行用戶程序plc的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按順序排列。在run工作模式的程序執(zhí)行階段，在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，cpu從第

34、一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序。在執(zhí)行指令時(shí)，從i/o映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀出其0/1狀態(tài)，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入到相應(yīng)的映像寄存器中，因此，各映像寄存器（只讀的輸入過程映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入過程映像寄存器的狀態(tài)也不會(huì)隨之而變，輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的讀取輸入階段被讀入。執(zhí)行程序時(shí)，對(duì)輸入/輸出的存取通常是通過映像寄存器，而不是實(shí)際的i/o點(diǎn)。這樣做在程序執(zhí)行完后再用輸出過程映像寄存器的值更新輸出點(diǎn)，使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定；而且由于用戶程序讀寫i/o映像寄存器比讀

35、寫i/o點(diǎn)快得讀哦，可高了程序的執(zhí)行速度。（）、通信處理在通信請(qǐng)求處理階段，cpu處理從通信接口和智能模塊接收到的信息，例如讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑿畔魉徒o通信請(qǐng)求方。（）、cpu自診斷測試自診斷測試包括定期檢查cpu模塊的操作和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。（5）、改寫輸出cpu執(zhí)行完用戶程序后，將輸出過程映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。梯形圖中某一輸出位的線圈“通電”時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出過程映像寄存器為1狀態(tài)。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸電閉合，使外部負(fù)載通

36、電工作。若梯形圖中輸出點(diǎn)的線圈“斷電”，對(duì)應(yīng)的輸出過程映像寄存器中存放的二進(jìn)制數(shù)為0，將它送到繼電器型輸出模塊，對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸電斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。（）、中斷程序的處理如果在程序中使用了中斷，終端事件發(fā)生時(shí)，cpu停止正常的掃描工作模式，立即執(zhí)行中斷程序，中斷功能能夠提高plc對(duì)某些事件的響應(yīng)速度。（7）、在程序執(zhí)行過程中使用立即i/o指令可以直接存取i/o點(diǎn)。用立即i/o指令讀輸入點(diǎn)的值時(shí)，相應(yīng)的輸入過程映像寄存器的值未被更新。用立即i/o指令改寫輸出點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的輸出過程映像寄存器得知被更新。32 高速脈沖輸出（pto）脈沖輸出指令（pls）用于在高速輸出（q

37、0.0和q0.1）上控制脈沖串輸出（pto）和脈寬調(diào)制（pwm）功能。pto可以輸出一串脈沖（占空比50%），用戶可以控制脈沖的周期和個(gè)數(shù)。pwm可以輸出連續(xù)的、占空比可調(diào)的脈沖串，用戶可以控制脈沖的周期和脈寬s7-200有兩個(gè)pto/pwm發(fā)生器，它們可以產(chǎn)生一個(gè)高速脈沖串或者一個(gè)脈寬調(diào)制波形。一個(gè)發(fā)生器是數(shù)字輸出點(diǎn)q0.0，另一個(gè)發(fā)生器是數(shù)字輸出點(diǎn)q0.1。一個(gè)指定的特殊寄存器（sm）位置為每個(gè)發(fā)生器存儲(chǔ)下列數(shù)據(jù)：一個(gè)控制字節(jié)（8位），一個(gè)計(jì)數(shù)值（32位無符號(hào)數(shù)）和一個(gè)周期或脈寬值（16位無符號(hào)數(shù)）。pto/pwm發(fā)生器與過程映像寄存器共用q0.0和q0.1。當(dāng)在q0.0或q0.1上激活p

38、to或pwm功能時(shí)，pto/pwm發(fā)生器對(duì)輸出擁有控制權(quán)，同時(shí)普通輸出點(diǎn)功能被禁止。輸出波形不受過程映象區(qū)狀態(tài)、輸出點(diǎn)強(qiáng)制值或者立即輸出指令執(zhí)行的影響。當(dāng)不使用pto/pwm發(fā)生器功能時(shí)，對(duì)輸出點(diǎn)的控制權(quán)交回到過程映象寄存器。過程映象寄存器決定輸出波形的起始和結(jié)束狀態(tài)，以高低電平產(chǎn)生波形的啟動(dòng)和結(jié)束。在使能pto或者pwm操作之前，將q0.0和q0.1過程映象寄存器清0。所有控制位、周期、脈寬和脈沖計(jì)數(shù)值的缺省值均為0。pto/pwm的輸出負(fù)載至少為10的額定負(fù)載，才能提供陡直的上升沿和下降沿。pto按照給定的脈沖個(gè)數(shù)和周期輸出一串方波（占空比50）。pto可以產(chǎn)生單段脈沖串或者多段脈沖串（使

39、用脈沖包絡(luò)）?？梢灾付}沖數(shù)和周期（以微秒或毫秒為增加量）。在單段管線模式，需要為下一個(gè)脈沖串更新特殊寄存器。一旦啟動(dòng)了起始pto段，就必須按照第二個(gè)波形的要求改變特殊寄存器，并再次執(zhí)行pls指令。第二個(gè)脈沖串的屬性在管線中一直保到第一個(gè)脈沖串發(fā)送完成。在管線中一次只能存儲(chǔ)一段脈沖串的屬性。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖串發(fā)送完成時(shí)，接著輸出第二個(gè)波形，此時(shí)管線可以用于下一個(gè)新的脈沖串。重復(fù)這個(gè)過程可以再次設(shè)定下一個(gè)脈沖串的特性。除去以下兩種情況之外，脈沖串之間可以作到平滑轉(zhuǎn)換：時(shí)間基準(zhǔn)發(fā)生了變化或者在利用pls指令捕捉到新脈沖之前，啟動(dòng)的脈沖串已經(jīng)完成。當(dāng)管線已滿時(shí)，如果試圖裝入脈沖列參數(shù)，狀態(tài)寄存器的pto

40、溢出位（sm66.6或sm76.6）被置1。plc進(jìn)入run模式時(shí)，該位被初始化為0。如果監(jiān)測到溢出，必須手工清除該位。在多段管線模式，cpu自動(dòng)從v存儲(chǔ)器區(qū)的包絡(luò)表中讀出每個(gè)脈沖串的特性。在該模式下，僅使用特殊存儲(chǔ)器區(qū)的控制字節(jié)和狀態(tài)字節(jié)。選擇多段操作，必須裝入包絡(luò)表在v存儲(chǔ)器中的起始地址偏移量（smw168或smw178）。時(shí)間基準(zhǔn)可以選擇微秒或者毫秒，但是，在包絡(luò)表中的所有周期值必須使用同一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而且在包絡(luò)正在運(yùn)行時(shí)不能改變。執(zhí)行pls指令來啟動(dòng)多段操作。每段記錄的長度為8個(gè)字節(jié)，由16位周期值、16位周期增量值和32位脈沖個(gè)數(shù)值組成。表1中給出了包絡(luò)表的格式。您可以通過編程的方式

41、使脈沖的周期自動(dòng)增減。在周期增量處輸入一個(gè)正值將增加周期；輸入一個(gè)負(fù)值將減少周期；輸入0將不改變周期。當(dāng)pto包絡(luò)執(zhí)行時(shí)，當(dāng)前啟動(dòng)的段的編號(hào)保存在smb166（或smb176）。表1從包絡(luò)表開始的字節(jié)偏移包絡(luò)段數(shù)描述0段數(shù)（1255），如果為0 將產(chǎn)生致命錯(cuò)誤11初始周期（265535個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間單位）3每個(gè)脈沖的周期增量（-3276832767個(gè)時(shí)間單位）5脈沖數(shù)92初始周期（265535個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間單位）11每個(gè)脈沖的周期增量（-3276832767個(gè)時(shí)間單位13脈沖數(shù)173段數(shù)（1255），如果為0 將產(chǎn)生致命錯(cuò)誤（繼續(xù)）繼續(xù)pls指令會(huì)從

42、特殊存儲(chǔ)器sm中讀取數(shù)據(jù)，使程序按照其存儲(chǔ)值控制pto/pwm發(fā)生器。smb67控制pto0或者pwm0，smb77控制pto1或者pwm1。表2對(duì)用于控制pto/pwm操作的存儲(chǔ)器給出了描述。表2q0.0q0.1描述狀態(tài)字節(jié)sm66.4sm76.4pto包絡(luò)由于增量計(jì)算錯(cuò)誤而終止：0=無錯(cuò)誤，1=有錯(cuò)誤sm66.5sm76.5pto包絡(luò)因用戶命令中止：0=不是因用戶命令中止，1=因用戶命令中止sm66.6sm76.6pto管線溢出：0=無溢出，1=有溢出sm66.7sm76.7pto空閑位：0=pto正在運(yùn)行。1=pto空閑控制字節(jié)sm67.0sm77.0pto/pwm更新周期值：1=寫新的

43、周期值sm67.1sm77.1pwm更新脈沖寬度值：1=寫新的脈沖寬度sm67.2sm77.2pto更新脈沖數(shù)：1=寫新的脈沖數(shù)sm67.3sm77.3pto/pwm基準(zhǔn)時(shí)間單位：0=1s,1=1mssm67.4sm77.4pwm更新方式：0= 異步更新，1=同步更新sm67.5sm77.5pto操作：0=單段操作（脈沖和周期存在sm寄存器中）1=多段操作（包絡(luò)表存在v寄存器中）sm67.6sm77.6pto/pwm模式選擇：0= pto，1= pwmsm67.7sm77.7pto/pwm有效位：0=無效，1=有效其他pto/pwm寄存器smw68smw78pto/pwm周期值（2-65535

44、倍時(shí)間基準(zhǔn)）smw70smw80pwm脈沖寬度值（2-65535倍時(shí)間基準(zhǔn)）smd72smd82pto脈沖計(jì)數(shù)值（1-4，294，967，295）smb166smb176運(yùn)行中的段數(shù)（僅在多段pto操作中）smw168smw178保絡(luò)表的起始位置，從v0開始的字節(jié)偏移量來表示（僅在多段pto操作中）smb170smb180線性包絡(luò)狀態(tài)字節(jié)smb171smb181線性包絡(luò)結(jié)果寄存器smd172smd182手動(dòng)模式頻率寄存器可以通過修改sm存儲(chǔ)區(qū)（包括控制字節(jié)），然后執(zhí)行pls指令來改變pto或pwm波形的特性，也可以在任意時(shí)刻禁止pto或者pwm波形，方法為：首先將控制字節(jié)中的使能位（sm67.

45、7或者sm77.7）清0，然后執(zhí)行pls指令。pto狀態(tài)字節(jié)中的空閑位（sm66.7或者sm76.7）標(biāo)志著脈沖串輸出完成。另外，在脈沖串輸出完成時(shí)，您可以執(zhí)行一段中斷服務(wù)程序。（參考中斷指令和通訊指令中的描述）。如果您使用多段操作，可以在整個(gè)包絡(luò)表完成之后執(zhí)行中斷服務(wù)程序。下列條件使sm66.4（或sm76.4）或sm66.5（或sm76.5）置位：（1）如果周期增量使pto在許多脈沖后產(chǎn)生非法周期值，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)算術(shù)溢出錯(cuò)誤，這會(huì)終止pto功能并在狀態(tài)字節(jié)中將增量計(jì)算錯(cuò)誤位（sm66.4或者sm76.4）置1，plc的輸出變?yōu)橛捎诚蠹拇嫫骺刂?。?）如果要手動(dòng)終止一個(gè)正在進(jìn)行中的pto包絡(luò)，

46、要把狀態(tài)字節(jié)中的用戶終止位（sm66.5或sm76.5）置1。（3）當(dāng)管線滿時(shí)，如果試圖裝載管線，狀態(tài)存儲(chǔ)器中的pto溢出位（sm66.6或者sm76.6）置1。如果想用該位檢測序列的溢出，必須在檢測到溢出后手動(dòng)清除該位。當(dāng)cpu切換至run模式時(shí)，該位被初始化為0。如果要裝入新的脈沖數(shù)（smd72或smd82）、脈沖寬度（smw70或smw80）或周期（smw68或smw78），應(yīng)該在執(zhí)行pls指令前裝入這些值和控制寄存器。如果要使用多段脈沖串操作，在使用pls指令前也需要裝入包絡(luò)表的起始偏移量（smw168或smw178）和包絡(luò)表的值。33 plc發(fā)脈沖程序設(shè)計(jì)在軟件編程前，必須根據(jù)實(shí)際控

47、制系統(tǒng)與工藝要求進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的“啟動(dòng)頻率”和“停止頻率”的標(biāo)定，步進(jìn)電機(jī)能響應(yīng)而不失步的最高步進(jìn)頻率稱為“啟動(dòng)頻率”，“停止頻率”是指系統(tǒng)控制信號(hào)突然關(guān)斷，步進(jìn)電機(jī)不沖過目標(biāo)位置的最高頻率。步進(jìn)電機(jī)在起動(dòng)和停止時(shí)有一個(gè)加速及減速過程，且加速度越小則沖擊越小，動(dòng)作越平穩(wěn)。所以，步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)般要經(jīng)歷這樣個(gè)變化過程：加速一恒速(高速)一減速一低速一停止。其中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中般采用如下運(yùn)行曲線，主要要考慮步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)必須有個(gè)加速緩沖的過程，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起保護(hù)作用。其程序如下：主程序ld sm0.1atch 初始化結(jié)束中斷, 3r .1, 1call 包絡(luò)表子程序包絡(luò)表子程序ld sm0.

48、0movb 16#ac, smb77movw +500, smw178movb 3, vb500movw +50, vw501movw -1, vw503movd 45, vd505movw +5, vw509movw +0, vw511movd 9910, vd513movw +5, vw517movw +1, vw519movd 45, vd521pls 1初始化結(jié)束中斷l(xiāng)d sm0.0r sm77.7, 1pls 1在主程序中先將脈沖輸出端清零(r .1, 1),并設(shè)置相應(yīng)的中斷（位i0.1的下降沿），在中斷程序中禁止。接著調(diào)用相應(yīng)的子程序，在子程序中設(shè)置的控制字節(jié)（movb 16#ac

49、, smb77），十六進(jìn)制二進(jìn)制10101100,根據(jù)表得知：允許；模式；多段操作；異步更新；基準(zhǔn)時(shí)間單位是ms；寫新的脈沖數(shù)；不寫脈沖寬度；不寫新的周期值。接著在smw178寄存器中設(shè)置包絡(luò)表的起始位置為vb500，根據(jù)表一設(shè)置包絡(luò)表中的周期值、周期增量和脈沖數(shù)。計(jì)算包絡(luò)表的值：周期增量值：de給定段的周期增量=ect-ict/q其中：ect=該段結(jié)束周期時(shí)間ict=該段初始化周期時(shí)間q=該段的脈沖數(shù)量段的最后一個(gè)脈沖的周期在包絡(luò)中不直接指定，但必須計(jì)算出來（除非周期增量是0）。如果在段之間需要平滑轉(zhuǎn)換，知道段的最后一個(gè)脈沖的周期是有用的。計(jì)算段的最后一個(gè)脈沖周期的公式是：段的最后一個(gè)脈沖的

50、周期時(shí)間=ict+（del*（q-1）其中：ict=該段的初始化周期時(shí)間del=該段的增量周期時(shí)間q=該段的脈沖數(shù)量周期增量只能以微秒數(shù)或毫秒數(shù)指定，周期的修改在每個(gè)脈沖上進(jìn)行這兩項(xiàng)的影響使對(duì)于一個(gè)段的周期增量的計(jì)算可能需要疊代方法。對(duì)于結(jié)束周期值或給定段的脈沖個(gè)數(shù)，可能需要作調(diào)整。在確定校正包絡(luò)表值的過程中，包絡(luò)段的持續(xù)時(shí)間很有用。按照下面的公式可以計(jì)算完成一個(gè)包絡(luò)段的時(shí)間長短：包絡(luò)段的持續(xù)時(shí)間=q*（ict+（del/2）*（q-1）其中：q=該段的脈沖數(shù)量ict=該段的初始化周期時(shí)間del=該段的增量周期時(shí)間3. 數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)類型與間接尋址二進(jìn)制數(shù)的位（bit）只有和兩種不同的值

51、，可以用來表示開關(guān)量的兩種不同狀態(tài)。如果該位為，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)的編程元件的線圈通電，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。以后稱改編程元件為狀態(tài)。如果該位為，對(duì)應(yīng)的編程元件的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該編程元件為狀態(tài)。位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型為bool型。位二進(jìn)制數(shù)組成個(gè)字節(jié)，其中第位為最低位，第位為最高位。兩個(gè)字節(jié)組成一個(gè)字，兩個(gè)字組成一個(gè)雙字。一般用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示有符號(hào)數(shù)，其中最高位為符號(hào)位，最高位為時(shí)為正數(shù)，為時(shí)為負(fù)數(shù)，最大的正數(shù)為，表示十六進(jìn)制數(shù)。位存儲(chǔ)單元的地址由字節(jié)地址和位地址組成，例如i3.2,其中的區(qū)域標(biāo)示符“”表示輸入，字節(jié)地址為，位地址為，這種存取方式稱為“字節(jié)位”尋址方式。相鄰

52、的兩個(gè)字節(jié)組成一個(gè)字，vw100表示由vb100和vb101組成的一個(gè)字，vw100中的為區(qū)域標(biāo)示符，表示字，為起始字節(jié)的地址。vd100表示由vb100-vb103組成的雙字，v為區(qū)域標(biāo)示符，d表示存取雙字，為起始字節(jié)的地址。見圖圖間接尋址是指用指針來訪問存儲(chǔ)區(qū)數(shù)據(jù)。指針以雙字的形式存儲(chǔ)其它存儲(chǔ)區(qū)的地址。只能用v存儲(chǔ)器、l存儲(chǔ)器或者累加器寄存器（ac1、ac2、ac3）作為指針。要建立一個(gè)指針，必須以雙字的形式，將需要間接尋址的存儲(chǔ)器地址移動(dòng)到指針中。指針也可以作為參數(shù)傳遞到子程序中。s7-200允許指針訪問以下存儲(chǔ)區(qū)： i、q、v、m、s、ai、aq、smt（僅限于當(dāng)前值）和c（僅限于當(dāng)前

53、值）。您無法用間接尋址的方式訪問單獨(dú)的位，也不能訪問hc或者l存儲(chǔ)區(qū)。要使用間接尋址，您應(yīng)該用“&”符號(hào)加上要訪問的存儲(chǔ)區(qū)地址來建立一個(gè)指針。指令的輸入操作數(shù)應(yīng)該以“&”符號(hào)開頭來表明是存儲(chǔ)區(qū)的地址，而不是其內(nèi)容將移動(dòng)到指令的輸出操作數(shù)（指針）中。當(dāng)指令中的操作數(shù)是指針時(shí)，應(yīng)該在操作數(shù)前面加上“”號(hào)。如圖4-11所示，輸入*ac1指定ac1是一個(gè)指針，movw指令決定了指針指向的是一個(gè)字長的數(shù)據(jù)。在本例中，存儲(chǔ)在vb200和vb201中的數(shù)值被移動(dòng)到累加器ac0中。見圖圖.5 數(shù)據(jù)管理程序大尺寸多工步自動(dòng)推料進(jìn)給裝置的控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)指定文件自動(dòng)存取，文件存儲(chǔ)區(qū)的起始地址設(shè)在vb100

54、0，當(dāng)通過上位機(jī)觸摸屏在數(shù)字輸入欄中輸入數(shù)值時(shí)，按下存數(shù)據(jù)鍵，plc根據(jù)文件號(hào)自動(dòng)存到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)。當(dāng)需要對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)通過上位機(jī)輸入文件號(hào)，按下取數(shù)據(jù)鍵時(shí)，plc根據(jù)文件號(hào)自動(dòng)取出相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)。其程序如下：存數(shù)據(jù)子程序：（vb1000 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)起始地址；vw80 存文件號(hào)地址；vd10 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)指針，vb100-vb104 存數(shù)據(jù)緩存區(qū)）ld sm0.0movd &vb1000, vd10指定指針itd vw80, vd80 文件號(hào)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換*d +10, vd80+d vd80, vd10 將偏移量與指針相加并給指針bmw vw100, *vd10, 5將存數(shù)據(jù)緩存區(qū)的個(gè)數(shù)

55、移到指針指向的地址取數(shù)據(jù)子程序：（vb1000 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)起始地址；vw90 存文件號(hào)地址；vd30 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)指針；vb200-vb204 存數(shù)據(jù)緩存區(qū)）ld sm0.0movd &vb1000, vd30 指定指針itd vw90, vd90 文件號(hào)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換*d +10, vd90+d vd90, vd30 將偏移量與指針相加并給指針bmw *vd30, vw200, 5 將指針指向地址以下的個(gè)數(shù)移到取數(shù)據(jù)緩存區(qū)地址存取的數(shù)據(jù)均為實(shí)際距離，且都為相對(duì)距離，單位是mm，要將距離轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)，經(jīng)測量10000個(gè)脈沖電機(jī)走的距離是100mm，取出的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工進(jìn)給時(shí)要將距離轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)，即將距離乘以100并給相應(yīng)的存脈沖數(shù)的寄存器。.6 分步運(yùn)動(dòng)程序分析 將取出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)，分別放入五步所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)存儲(chǔ)器里，并將第一步進(jìn)給允許位置一。在進(jìn)行第一步進(jìn)給時(shí)設(shè)置脈沖發(fā)送完畢進(jìn)中