步進(jìn)電機(jī)PLC控制課件

1、步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)01相關(guān)理論知識(shí)02訓(xùn)練任務(wù)03課堂練習(xí)04步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)01相關(guān)理論知識(shí)02訓(xùn)練1.掌握高速計(jì)數(shù)器指令與高速脈沖輸出指令的功能及應(yīng)用編程2.熟悉S7-200系列PLC的結(jié)構(gòu)和外部I/O接線方法3.熟悉STEP7-Micro/WIN編程軟件的使用方法4.熟悉步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制工作原理和程序設(shè)計(jì)方法【教學(xué)目標(biāo)】【教學(xué)任務(wù)】練習(xí)高速計(jì)數(shù)器指令與高速脈沖輸出指令的基本使用方法，能夠正確編制步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制程序；能夠獨(dú)立完成步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制線路的安裝；按規(guī)定進(jìn)行通電調(diào)試，出現(xiàn)故障時(shí)，能根據(jù)設(shè)計(jì)要求獨(dú)立檢修，直至系統(tǒng)正常工作。教學(xué)

2、目標(biāo)與任務(wù)1.掌握高速計(jì)數(shù)器指令與高速脈沖輸出指令的功能及應(yīng)用編程【教主機(jī)CPU 221CPU 222CPU 222CPU226可用HSC數(shù)量4466HSC地址HSC0、HSC3HSC5HSC0、HSC3HSC5HSC0HSC5HSC0HSC5相關(guān)理論知識(shí)1.高速計(jì)數(shù)器類別主機(jī)CPU 221CPU 222CPU 222CPU226可圖1 內(nèi)部方向輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù)相關(guān)理論知識(shí)2.高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方式 內(nèi)部方向輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù)器（工作模式02），可用高速計(jì)數(shù)器的控制字節(jié)的第3位控制加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)。該位為1時(shí)為加計(jì)數(shù)，0為減計(jì)數(shù)。圖1 內(nèi)部方向輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù)相關(guān)理論知識(shí)2.高

3、 外部方向輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù)器（工作模式35），方向輸入信號(hào)為1時(shí)為加計(jì)數(shù)，為0時(shí)為減計(jì)數(shù)。圖2 外部方向輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù)相關(guān)理論知識(shí)2.高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方式 外部方向輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù)器（工作模式35）圖3 兩路脈沖輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù) 有加計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖和減計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖輸入的雙相計(jì)數(shù)器（工作模式68），若加計(jì)數(shù)器脈沖和減計(jì)數(shù)器脈沖的上升沿出現(xiàn)的時(shí)間間隔不到0.3ms，高速計(jì)數(shù)器會(huì)認(rèn)為這兩個(gè)事件是同時(shí)發(fā)生的，當(dāng)前值不變，也不會(huì)有計(jì)數(shù)方向變化的指示。反之，高速計(jì)數(shù)器就能夠捕捉到每一個(gè)獨(dú)立事件。相關(guān)理論知識(shí)2.高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方式圖3 兩路脈沖輸入信號(hào)的單相加/減計(jì)數(shù) 有加計(jì)數(shù)

4、時(shí)鐘 A/B相正交計(jì)數(shù)器（工作模式911），它的兩路計(jì)數(shù)器脈沖的相位互差90o，正轉(zhuǎn)時(shí)A相時(shí)鐘脈沖比B時(shí)鐘脈沖超前90o，反轉(zhuǎn)時(shí)A相時(shí)鐘脈沖比B相時(shí)鐘脈沖滯后90o，可實(shí)現(xiàn)正傳時(shí)加計(jì)數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)減計(jì)數(shù)，如圖4，5。相關(guān)理論知識(shí)2.高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方式圖4 兩路脈沖輸入信號(hào)的雙相正交加/減計(jì)數(shù)1模式 A/B相正交計(jì)數(shù)器（工作模式911），它的兩路計(jì)數(shù)圖5 兩路脈沖輸入信號(hào)的雙相正交加/減計(jì)數(shù)4模式 A/B相正交計(jì)數(shù)器（工作模式911），它的兩路計(jì)數(shù)器脈沖的相位互差90o，正轉(zhuǎn)時(shí)A相時(shí)鐘脈沖比B時(shí)鐘脈沖超前90o，反轉(zhuǎn)時(shí)A相時(shí)鐘脈沖比B相時(shí)鐘脈沖滯后90o，可實(shí)現(xiàn)正傳時(shí)加計(jì)數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)減計(jì)數(shù)，如圖4，5

5、。相關(guān)理論知識(shí)2.高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方式圖5 兩路脈沖輸入信號(hào)的雙相正交加/減計(jì)數(shù)4模式 相關(guān)理論知識(shí)3.高速計(jì)數(shù)器工作模式及其外部輸入端子HSC編號(hào)及其對(duì)應(yīng)端子HSC工作模式功能說(shuō)明占用的輸入端子及功能HSC0I0.0I0.1I0.2HSC4I0.3I0.4I0.5HSC1I0.6I0.7I1.0I1.1HSC2I1.2I1.3I1.4I1.5HSC3I0.1HSC5I0.40單路脈沖輸入的內(nèi)部方向控制加/減計(jì)數(shù)SM37.3=0，減計(jì)數(shù)SM37.3=1，加計(jì)數(shù)脈沖輸入端12復(fù)位端3單路脈沖輸入的外部方向控制加/減計(jì)數(shù)方向控制端=0，減計(jì)數(shù)方向控制端=1，加計(jì)數(shù)脈沖輸入端方向控制端復(fù)位端起動(dòng)45復(fù)

6、位端6兩路脈沖輸入的單相加/減計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)端有脈沖輸入，加計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù)端有脈沖輸入，減計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)脈沖輸入端減計(jì)數(shù)脈沖輸入端復(fù)位端起動(dòng)78復(fù)位端9兩路脈沖輸入的雙相正交計(jì)數(shù)A相脈沖超前B相脈沖，加計(jì)數(shù)A相脈沖滯后B相脈沖，減計(jì)數(shù)A相脈沖輸入端B相脈沖輸入端10復(fù)位端11復(fù)位端起動(dòng)相關(guān)理論知識(shí)3.高速計(jì)數(shù)器工作模式及其外部輸入端子HSC編指令格式功能描述高速計(jì)數(shù)器定義指令，使能輸入有效時(shí)，為指定的高速計(jì)數(shù)器分配一種工作方式高速計(jì)數(shù)器指令，使能輸入有效時(shí)，根據(jù)高速計(jì)數(shù)器的特殊存儲(chǔ)器位的狀態(tài)，并按照HDEF指令指定的模式，設(shè)置高速計(jì)數(shù)器并控制其工作相關(guān)理論知識(shí)4.指令格式及功能指令格式功能描述高速計(jì)數(shù)器定

7、義指令，使能輸入有效時(shí)，為指定的狀態(tài)字節(jié)寄存器HSC0HSC1HSC2HSC3HSC2HSC5描述SM36.5SM46.5SM56.5SM136.5SM146.5SM156.5當(dāng)前計(jì)數(shù)方向：0=減計(jì)數(shù)；1=加計(jì)數(shù)SM36.6SM46.6SM56.6SM136.6SM146.6SM156.60=當(dāng)前值不等于預(yù)置值；1=等于SM36.7SM46.7SM56.7SM136.7SM146.7SM156.70=當(dāng)前值不大于預(yù)置值；1=大于相關(guān)理論知識(shí)5.特殊功能存儲(chǔ)器狀態(tài)字節(jié)寄存器HSC0HSC1HSC2HSC3HSC2HSC控制字節(jié)寄存器HSC0HSC1HSC2HSC3HSC2HSC5描述SM37.0

8、SM47.0SM57.0- -SM147.0- -0=復(fù)位信號(hào)高電平有效；1=低電平- -SM47.1SM57.1- - - -0=啟動(dòng)信號(hào)高電平有效；1=低電平SM37.2SM47.2SM57.2- -SM147.2- -0=2計(jì)數(shù)速率；1=1計(jì)數(shù)速率SM37.3SM47.3SM57.3SM137.3SM147.3SM157.30=減計(jì)數(shù)；1=加計(jì)數(shù)相關(guān)理論知識(shí)5.特殊功能存儲(chǔ)器控制字節(jié)寄存器HSC0HSC1HSC2HSC3HSC2HSC控制字節(jié)寄存器SM37.4SM47.4SM57.4SM137.4SM147.4SM157.4寫入計(jì)數(shù)方向：0=不更新；1=更新SM37.5SM47.5SM5

9、7.5SM137.5SM147.5SM157.5寫入預(yù)置值：0=不更新；1=更新SM37.6SM47.6SM57.6SM137.6SM147.6SM157.6寫入當(dāng)前值：0=不更新；1=更新SM37.7SM47.7SM57.7SM137.7SM147.7SM157.7HSC允許：0=禁止；1=允許相關(guān)理論知識(shí)5.特殊功能存儲(chǔ)器控制字節(jié)寄存器SM37.4SM47.4SM57.4SM137當(dāng)前值、預(yù)設(shè)值地址寄存器HSC0HSC1HSC2HSC3HSC2HSC5描述SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158新的當(dāng)前值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD

10、162新的預(yù)置值相關(guān)理論知識(shí)5.特殊功能存儲(chǔ)器當(dāng)前值、預(yù)設(shè)值地址寄存器HSC0HSC1HSC2HSC3HS6.高速計(jì)數(shù)器工作模式及其外部輸入端子相關(guān)理論知識(shí)HSC編號(hào)及其對(duì)應(yīng)端子HSC工作模式功能說(shuō)明占用的輸入端子及功能HSC0I0.0I0.1I0.2HSC4I0.3I0.4I0.5HSC1I0.6I0.7I1.0I1.1HSC2I1.2I1.3I1.4I1.5HSC3I0.1HSC5I0.40單路脈沖輸入的內(nèi)部方向控制加/減計(jì)數(shù)SM37.3=0，減計(jì)數(shù)SM37.3=1，加計(jì)數(shù)脈沖輸入端12復(fù)位端3單路脈沖輸入的外部方向控制加/減計(jì)數(shù)方向控制端=0，減計(jì)數(shù)方向控制端=1，加計(jì)數(shù)脈沖輸入端方向控

11、制端復(fù)位端起動(dòng)45復(fù)位端6兩路脈沖輸入的單相加/減計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)端有脈沖輸入，加計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù)端有脈沖輸入，減計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)脈沖輸入端減計(jì)數(shù)脈沖輸入端復(fù)位端起動(dòng)78復(fù)位端9兩路脈沖輸入的雙相正交計(jì)數(shù)A相脈沖超前B相脈沖，加計(jì)數(shù)A相脈沖滯后B相脈沖，減計(jì)數(shù)A相脈沖輸入端B相脈沖輸入端10復(fù)位端11復(fù)位端起動(dòng)6.高速計(jì)數(shù)器工作模式及其外部輸入端子相關(guān)理論知識(shí)HSC編訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制1.任務(wù)引入步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制：步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行控制過(guò)程如圖8所示，從A點(diǎn)到B點(diǎn)為加速階段，B點(diǎn)到C點(diǎn)為恒速階段，C點(diǎn)到D點(diǎn)為減速階段。訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制1.任務(wù)引入步進(jìn)電機(jī)啟停訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停P

12、LC控制2.任務(wù)分析根據(jù)根據(jù)任務(wù)要求，PLC需要輸出一定數(shù)量的多串脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，可以采用高速脈沖發(fā)生器為Q0.0，并且確定PTO為三段脈沖管線（AB段、BC段與CD段）。 （1）三段PTO脈沖序列：即AB階段，約200個(gè)脈沖，其初始頻率為2kHz，周期為500s，最終頻率為10kHz，周期為200s；BC階段，約3600個(gè)脈沖，其初始與最終頻率均為10kHz，周期為100s；CD階段，約200個(gè)脈沖，其初始頻率為10kHz，周期為100s，最終頻率為2kHz，周期為500s。訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制2.任務(wù)分析根據(jù)根據(jù)任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制2.任務(wù)分析 （2）脈

13、沖的周期增量：設(shè)每段最終脈沖周期為Tf，初始周期為Ti，每個(gè)脈沖的周期增量為，脈沖數(shù)為P，脈沖的周期增量可以表示為=(Tf Ti)/P，則三段PTO脈沖序列的脈沖周期增量分別為-2s、0s和2s。 （3）PTO控制包絡(luò)表：設(shè)包絡(luò)表的表地址為VB200，建立的PTO控制包絡(luò)表見(jiàn)表8。訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制2.任務(wù)分析 （2V內(nèi)存地址參數(shù)存放地址空間名稱參數(shù)值說(shuō)明VB200VB200表地址3段總數(shù)VB201VW201段1500s初始周期VB203VW203-2s每個(gè)脈沖的周期增量VB205VDW205200脈沖數(shù)VB209VW209段2100s初始周期VB211VW2110s每個(gè)脈沖的周

14、期增量VB213VDW2133600脈沖數(shù)VB217VW217段3100s初始周期VB219VW2192s每個(gè)脈沖的周期增量VB221VDW221200脈沖數(shù)訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制2.任務(wù)分析V內(nèi)存地址參數(shù)存放地址空間名稱參數(shù)值說(shuō)明VB200VB200訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施1）設(shè)備配置連接導(dǎo)線若干05PC/PPI電纜04裝有STEP7-Micro/WIN編程軟件的PC機(jī)03彩燈顯示控制模塊（L1 L16）021臺(tái)S7-200 CPU224 PLC01訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施1）設(shè)備配置連接輸 出編程元件地址功能Q0. 0 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行交流接觸

15、器KM1Q1. 0 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行停止顯示指示燈L13.任務(wù)實(shí)施2）I/O分配及功能訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制輸 出編程元件地址功能Q0. 0 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行交流接觸器KM訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施3）PLC接線示意圖訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施3）PLC接線示4）編寫圖形程序訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施4）編寫圖形程序訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施4）編寫圖形程序訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施4）編寫圖形程序4）編寫圖形程序訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施4

16、）編寫圖形程序訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制3.任務(wù)實(shí)施調(diào)試：在老師的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)下進(jìn)行通電調(diào)試，驗(yàn)證是否符合設(shè)計(jì)要求。 （1）編寫梯形圖程序，編譯后將編譯好的梯形圖程序下載到PLC中。 （2）觀察Q0.0輸出端口連接的步進(jìn)電機(jī)是否為啟動(dòng)加速運(yùn)行，然后勻速運(yùn)行，最后減速停止。檢修：如果故障檢修，學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成檢修調(diào)試，直至能夠正常工作。 （1）檢修線路連接是否正確。 （2）梯形圖程序編寫中包絡(luò)表初始化、PTO控制字節(jié)設(shè)置及輸出端子使用是否正確。訓(xùn)練任務(wù)：步進(jìn)電機(jī)啟停PLC控制5）通電調(diào)試，驗(yàn)證是否符合設(shè)計(jì)要求調(diào)試：在老師的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)下進(jìn)行通電調(diào)試，驗(yàn)證是否符合設(shè)計(jì)要求。課堂練習(xí)1.練習(xí)任務(wù)PWM輸出控制：從PLC的Q0.0端子輸出PWM脈沖波，脈沖寬度初始值為0.5s，周期固定為5s。當(dāng)PWM脈沖輸出啟動(dòng)后，其脈寬每周期遞增0.5s，當(dāng)脈寬達(dá)到4.5s時(shí)，改為每周期遞減0.5s，當(dāng)脈寬達(dá)到0.5s時(shí)又開(kāi)始遞增，不斷重復(fù)執(zhí)行。PWM脈沖輸出的停止由I0.2的上升沿控制。課堂練習(xí)1.練習(xí)任務(wù)PWM輸出控制：從PLC的Q考核內(nèi)容滿分評(píng)分要求備注選擇輸入輸出設(shè)備及地址10設(shè)備及端口地址選擇正確每