-步進(jìn)電機(jī)及其控制

1、天 津 中 德 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Tianjin Sino-German Vocational Technical College 步進(jìn)電機(jī)及其控制制作：王守志時(shí)間：2014.02一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？Kinco三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3S57Q-04056Kinco 3M458步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？3S57Q三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)：歨距角：1.8相電流：5.8A保持扭矩：1.0Nm阻尼扭矩：0.04Nm電機(jī)慣量：0.3kg.cm23S57Q三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)接線：一、步進(jìn)電

2、動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？3M458步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)：輸出相電流：3.0-5.8A供電電壓：直流24-40V控制信號輸入電流:6-20mA一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？ON 1 2 3 4 5 6 7 83M458步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)定： 在驅(qū)動(dòng)器側(cè)面連接端子中間有一個(gè)紅色的八位DIP功能設(shè)定開關(guān)，可以用來設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的工作方式和工作參數(shù)。開關(guān)序號開關(guān)序號ONON功能功能OFFOFF功能功能DIP1-DIP3細(xì)分設(shè)置用DIP4靜態(tài)電流全流靜態(tài)電流半流DIP5-DIP8輸出電流大小設(shè)置用DIP1DIP2DIP3細(xì)分細(xì)分ONONON400ONONOFF500ONOFFON600ONOFF

3、OFF1000OFFONON2000OFFONOFF4000OFFOFFON5000OFFOFFOFF10000DIP5DIP6DIP7DIP8輸出輸出電流電流ONONONON3ONONONOFF4ONONOFFOFF4.6ONOFFOFFOFF5.2OFFOFFOFFOFF5.8一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？3M458步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線：一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)？步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)：驅(qū)動(dòng)器設(shè)定為：10000脈沖/轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流設(shè)定為：5.2A步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)組件采用同步齒輪和同步帶傳動(dòng)，同步齒輪輪距為5mm，共11個(gè)齒，即步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周機(jī)械手裝置位移55mm,則脈沖

4、當(dāng)量為0.0055mm二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出 S7-200 CPU22x系列PLC設(shè)有兩個(gè)PTO/PWM發(fā)生器，一個(gè)發(fā)生器分配給輸出端Q0.0，另一個(gè)分配給Q0.1。二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）(1)輸出脈沖的周期以以s s或或msms為增量單位，變化范圍分別是10-65 535s或2-65 535ms。(2)如果周期小于兩個(gè)時(shí)間單位，周期被默認(rèn)為兩個(gè)時(shí)間單位。如果指定的脈沖數(shù)為0，則脈沖數(shù)默認(rèn)為1。(3)PTO功能允許多個(gè)脈沖串排隊(duì)輸出，從而形成流水線。流水線分為兩種：單段流水線和多段流水線。二、二、S7-20

5、0S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO） 單段流水線是指流水線中每次只能存儲一個(gè)脈沖串的控制參數(shù)，初始PTO段一旦起動(dòng)，必須按照對第二個(gè)波形的要求立即刷新特殊存儲器，并再次執(zhí)行PLS指令，在第一個(gè)脈沖串完成后，第二個(gè)脈沖串輸出立即開始，重復(fù)這一步驟可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)脈沖串的輸出。 多段流水線是指在變量存儲區(qū)V建立一個(gè)包絡(luò)表（包絡(luò)表Profile是一個(gè)預(yù)先定義的橫坐標(biāo)為位置、縱坐標(biāo)為速度的曲線，是運(yùn)動(dòng)的圖形描述）。包絡(luò)表存放每個(gè)脈沖串的參數(shù)，執(zhí)行PLS指令時(shí)，S7200 PLC自動(dòng)按包絡(luò)表中的順序及參數(shù)進(jìn)行脈沖串輸出。二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出

6、（PTO） 包絡(luò)表中每段脈沖串的參數(shù)占用8個(gè)字節(jié)，由一個(gè)16位周期值（2字節(jié)）、一個(gè)16位周期增量值（2字節(jié)）和一個(gè)32位脈沖計(jì)數(shù)值（4字節(jié)）組成。從包絡(luò)表起始地址的字節(jié)偏移段說 明VBn 總段數(shù)（1255）；數(shù)值0產(chǎn)生非致命錯(cuò)誤，無PTO輸出VBn+1段1初始周期（2至65 535個(gè)時(shí)基單位）VBn+3每個(gè)脈沖的周期增量（符號整數(shù)：-32 768至32 767個(gè)時(shí)基單位）VBn+5脈沖數(shù)（1至4 294 967 295）VBn+9段2初始周期（2至65535個(gè)時(shí)基單位）VBn+11每個(gè)脈沖的周期增量（符號整數(shù)：-32 768至32 767個(gè)時(shí)基單位）VBn+13脈沖數(shù)（1至4 294 967

7、 295）VBn+17段3初始周期（2至65 535個(gè)時(shí)基單位）VBn+19每個(gè)脈沖的周期增量值（符號整數(shù)：-32 768至32 767個(gè)時(shí)基單位）VBn+21脈沖數(shù)（1至4 294 967 295）二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）Q0.0Q0.1說 明寄存器名SM66.4 SM76.4PTO包絡(luò)由于增量計(jì)算錯(cuò)誤異常終止 0：無錯(cuò)1：異常終止脈沖串輸出狀態(tài)寄存器SM66.5 SM76.5PTO包絡(luò)由于用戶命令異常終止 0：無錯(cuò)；1：異常終止SM66.6 SM76.6PTO流水線溢出 0：無溢出；1：溢出SM66.7 SM76.7PTO空閑 0：運(yùn)行中

8、； 1：PTO空閑SM67.0 SM77.0 PTO/PWM刷新周期值 0：不刷新；1 ：刷新PTO/PWM輸出控制寄存器SM67.1 SM77.1 PWM刷新脈沖寬度值 0 ：不刷新；1：刷新SM67.2 SM77.2 PTO刷新脈沖計(jì)數(shù)值 0 ：不刷新；1：刷新SM67.3 SM77.3 PTO/PWM時(shí)基選擇0 ：1 s； 1：1ms二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）Q0.0Q0.1說 明寄存器名SM67.4SM77.4PWM更新方法 0 ：異步更新； 1：同步更新PTO/PWM輸出控制寄存器SM67.5SM77.5 PTO操作 0 ：單段操作；

9、 1：多段操作SM67.6SM77.6 PTO/PWM模式選擇0 ：選擇PTO 1：選擇PWMSM67.7SM77.7 PTO/PWM允許 0：禁止； 1 ：允許SMW68SMW78PTO/PWM周期時(shí)間值（范圍：2至 65 535）周期值設(shè)定寄存器SMW70SMW80PWM脈沖寬度值（范圍：0至65 535）脈寬值設(shè)定寄存器SMD72SMD82PTO脈沖計(jì)數(shù)值（范圍：1至4 294 967 295）脈沖計(jì)數(shù)值設(shè)定寄存器SMB166SMB176段號（僅用于多段PTO操作），多段流水線PTO運(yùn)行中的段的編號多段PTO操作寄存器SMW168SMW178包絡(luò)表起始位置，用距離V0的字節(jié)偏移量表示（僅

10、用于多段PTO操作）二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）PLSENQ0.X 當(dāng)使能端輸入有效時(shí)， PLC首先檢測為脈沖輸出位（X）設(shè)置的特殊存儲器位，然后激活由特殊存儲器位定義的脈沖操作。二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）實(shí)例 假定脈沖串通過Q0.0輸出。脈沖串輸出時(shí)，先輸出6個(gè)脈沖周期為500 ms的脈沖串后，自動(dòng)更新為輸出6個(gè)脈沖為1 000 ms的脈沖串，然后再輸出6個(gè)脈沖周期為500 ms的脈沖串，不斷循環(huán)輸出。使用I0.0上升沿起動(dòng)脈沖串輸出，使用I0.1上升沿停止脈沖串輸出。二、二、S7-200S7-

11、200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）實(shí)例/I0.0上升沿，復(fù)位輸出/調(diào)用PTO設(shè)置子程序/I0.1上升沿，禁止所有中斷，停止脈沖串輸出PTO脈沖串輸出主程序二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）實(shí)例圖 PTO脈沖輸出初始化子程序/設(shè)置PTO0控制字/設(shè)置周期時(shí)間為500ms /設(shè)置脈沖數(shù)為6 /定義中斷程序0處理PTO0中斷事件/全局中斷允許/激活PTO0操作，PLS0由Q0.0輸出二、二、S7-200S7-200高速脈沖輸出高速脈沖輸出脈沖串輸出（PTO）實(shí)例圖 改變PTO輸出脈沖周期的中斷程序/若當(dāng)前周期為1000ms /則設(shè)置周期為50

12、0ms/激活PTO0，輸出500ms周期的脈沖/中斷返回/若當(dāng)前周期為500ms /則設(shè)置周期為1000ms /激活PTO0，輸出1000ms周期的脈沖/中斷返回 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：工具位置控制向?qū)?、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：選擇PTO 下一步三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：設(shè)定最高與最低速度下一步三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：設(shè)定最高（90000）與最低速度（600）下一步三、三、S7-20

13、0PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）操作：設(shè)定加速（1500）與減速速度（200）下一步三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略） 該界面要求設(shè)定操作模式、1個(gè)步的目標(biāo)速度、結(jié)束位置等步的指標(biāo)，以及定義這一包絡(luò)的符號名。操作：繪制包絡(luò)新包絡(luò)三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）按上述方法將上表中上3個(gè)位置數(shù)據(jù)輸入包絡(luò)中去三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向?qū)гO(shè)置（略）三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制

14、PTO向?qū)гO(shè)置（略）三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻?xiàng)目組件 運(yùn)動(dòng)包絡(luò)組態(tài)完成后，向?qū)?huì)為所選的配置生成四個(gè)項(xiàng)目組件（子程序），分別是：PTOx_CTRL子程序（控制）、PTOx_RUN子程序（運(yùn)行包絡(luò)），PTOx_LDPOS 和PTOx_MAN子程序（手動(dòng)模式）子程序。一個(gè)由向?qū)Мa(chǎn)生的子程序就可以在程序中調(diào)用三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻?xiàng)目組件1. PTOx_CTRL子程序：（控制）啟用和初始化PTO輸出。請?jiān)谟脩舫绦蛑兄皇褂靡淮?，并且請確定在每次掃描時(shí)得到執(zhí)行。即始終使用SM0.0作為EN的輸入，如圖所示。三、

15、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻?xiàng)目組件輸入?yún)?shù)： I_STOP（立即停止）輸入（BOOL型）：當(dāng)此輸入為低時(shí)，PTO功能會(huì)正常工作。當(dāng)此輸入變?yōu)楦邥r(shí)，PTO立即終止脈沖的發(fā)出。 D_STOP（減速停止）輸入（BOOL型）：當(dāng)此輸入為低時(shí)，PTO功能會(huì)正常工作。當(dāng)此輸入變?yōu)楦邥r(shí)，PTO會(huì)產(chǎn)生將電機(jī)減速至停止的脈沖串。 輸出參數(shù) Done(“完成”)輸出（BOOL型）：當(dāng)“完成”位被設(shè)置為高時(shí)，它表明上一個(gè)指令也已執(zhí)行。 Error（錯(cuò)誤）參數(shù)（BYTE型）：包含本子程序的結(jié)果。當(dāng)“完成”位為高時(shí)，錯(cuò)誤字節(jié)會(huì)報(bào)告無錯(cuò)誤或有錯(cuò)誤代碼的正常完成。 C_Pos（DWO

16、RD型）：如果PTO向?qū)У腍SC計(jì)數(shù)器功能已啟用，此參數(shù)包含以脈沖數(shù)表示的模塊當(dāng)前位置。否則，當(dāng)前位置將一直為0。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻?xiàng)目組件2.PTOx_RUNPTOx_RUN子程序（運(yùn)行包絡(luò)）子程序（運(yùn)行包絡(luò)）：命令 PLC 執(zhí)行存儲于配置包絡(luò)表的指定包絡(luò)運(yùn)動(dòng)操作。運(yùn)行這一子程序的梯形圖如下圖所示。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻?xiàng)目組件輸入?yún)?shù)： EN位：子程序的使能位。在“完成”（Done）位發(fā)出子程序執(zhí)行已經(jīng)完成的信號前，應(yīng)使 EN 位保持開啟。 START 參數(shù)（BOOL型）：包絡(luò)的執(zhí)行的啟

17、動(dòng)信號。對于在START參數(shù)已開啟，且PTO當(dāng)前不活動(dòng)時(shí)的每次掃描，此子程序會(huì)激活PTO。為了確保僅發(fā)送一個(gè)命令，一般用上升沿以脈沖方式開啟START參數(shù)。 Abort（終止）命令（BOOL型）：命令為 ON 時(shí)位控模塊停止當(dāng)前包絡(luò)，并減速至電機(jī)停止。 Profile（包絡(luò)）（BYTE型）：輸入為此運(yùn)動(dòng)包絡(luò)指定的編號或符號名。 輸出參數(shù) Done（完成）（BOOL型）：本子程序執(zhí)行完成時(shí)。輸出ON。 Error（錯(cuò)誤）（BYTE型）：輸出本子程序執(zhí)行的結(jié)果的錯(cuò)誤信息。無錯(cuò)誤時(shí)輸出0。 C_Profile（BYTE型）：輸出位控模塊當(dāng)前執(zhí)行的包絡(luò)。 C_Step（BYTE型）：輸出目前正在執(zhí)行的

18、包絡(luò)步驟。 C_Pos（DINT型）：如果PTO向?qū)У腍SC計(jì)數(shù)器功能已啟用，則此參數(shù)包含以脈沖數(shù)作為模塊的當(dāng)前位置。否則，當(dāng)前位置將一直為0。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻?xiàng)目組件3. PTOx_LDPOSPTOx_LDPOS指令（裝載位置）指令（裝載位置）：改變PTO脈沖計(jì)數(shù)器的當(dāng)前位置值為一個(gè)新值?？捎迷撝噶顬槿魏我粋€(gè)運(yùn)動(dòng)命令建立一個(gè)新的零位置。圖7-38是一個(gè)使用PTO0_LDPOS指令實(shí)現(xiàn)返回原點(diǎn)完成后清零功能的梯形圖。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向?qū)傻捻?xiàng)目組件輸入?yún)?shù)： EN位：子程序的使能位。在“完成”（Done）位發(fā)出子程序執(zhí)行已經(jīng)完成的信號前，應(yīng)使 EN 位保持開啟。 START（BOOL型）：裝載啟動(dòng)。接通此參數(shù)，以裝載一個(gè)新的位置值到PTO脈沖計(jì)數(shù)器。在每一循環(huán)周期，只要START參數(shù)接通且PTO當(dāng)前不忙，該指令裝載一個(gè)新的位置給PTO脈沖計(jì)數(shù)器。若要保證該命令只發(fā)一次，