西门子S7-200在步进电机定位控制中的应用

西门子S7-200在步进电机定位控制中的应用1引言PLC输出的集成脉冲可通过步进电机进行定位控制。关于定位控制，调节和控制操作之间存在一些区别。步进电机不需要连续的位置控制，而在控制操作中得到应用。在以下的程序例子中，借助于CPU214所产生的集成脉冲输出，通过步进电机来实现相对的位置控制。虽然这种类型的定位控制不需要参考点，本例还是粗略地描述了确定参考点的简单步骤。因为实际上它总是相对一根轴确定一个固定的参考点，因此，用户借助于一个输入字节的对偶码(Dualcoding)给CPU指定定位角度。用户程序根据该码计算出所需的定位步数，再由CPU输出相关个数的控制脉冲。2系统结构如图1所示。图1系统结构3硬件配置如表1所示。4软件结构4.1PLC的输入信号与输出信号PLC的部分输入信号与输出信号，以及标志位如表2所示。4.2系统软件设计PLC的程序框图如图2所示。4.3初始化在程序的第一个扫描周期(SM0.1=1)，初始化重要参数。选择旋转方向和解除联锁。4.4设置和取消参考点如果还没有确定参考点，那么参考点曲线应从按“START”按扭(I1.0)开始。CPU有可能输出最大数量的控制脉冲。在所需的参考点，按“设置/取消参考点”开关(I1.4)后，首先调用停止电机的子程序。然后，将参考点标志位M0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”显示在输出端Q1.0。如果I1.4的开关已激活，而且“定位控制”也被激活(M0.3=1)，则切换到“参考点曲线”参考点曲线。在子程序1中，将M0.3置成0，并取消“定位控制激活”的显示(Q1.0=0)。此外，控制还为输出最大数量的控制脉冲做准备。当再次激活I1.4开关，便在两个模式之间切换。如果此信号产生，同时电机在运转，那么电机就自动停止。实际上，一个与驱动器连接的参考点开关将代替手动操作切换开关的使用，所以，参考点标志能解决模式切换。4.5定位控制如果确定了一个参考点(M0.3=1)而且没有联锁，那么就执行相对的定位控制。在子程序2中，控制器从输入字节IBO读出对偶码方式的定位角度后，再存入字节MB11。与此角度有关的脉冲数，根据下面的公式计算:N=φ/360°×S式中:N-控制脉冲数φ-旋转角度S-每转所需的步数该程序所使用的步进电机采用半步操作方式(S=1000)。在子程序3中循环计算步数，如果现在按“START”按钮(I1.0)，CPU将从输出端Q0.0输出所计算的控制脉冲个数，而且电机将根据相应的步数来转动，并在内部将“电机转动”的标志位M0.1置成1。在完整的脉冲输出之后，执行中断程序0，此程序将M0.1置成0，以便能够再次起动电机。4.6停止电机按“STOP”(停止)按扭(I1.1)，可在任何时候停止电机。执行子程序0中与此有关的指令。5程序和注释//标题:用脉冲输出进行定位控制//主程序LDSM0.1//仅首次扫描周期SM0.1才为1。RM0.0，128//MD0至MD12复位ATCH0，19//把中断程序0分配给中断事件19(脉冲串终止)ENI//允许中断//脉冲输出功能的初始化MOVW500，SMW68//脉冲周期T=500usMOVW0,SMW70//脉冲宽度为0(脉冲调制)MOVD429496700，SMD72//为参考点设定的最大脉冲数//设置逆时针旋转LDNM0.1//若电机停止AI1.5//且旋转方向开关=1SQ0.2，1//则逆时针旋转(Q0.2=1)//设置顺时针旋转LDNM0.1//若电机停止ANI1.5//且旋转方向开关=0RQ0.2，1//则逆时针旋转(Q0.2=0)//联锁LDI1.1//若按“STOP”(停止)按钮SM0.2，1//则激活联锁(M0.2=1)//解除联锁LDNI1.1//若“START”(启动)按钮松开ANI1.0//且“STOP”(停止)按钮松开RM0.2，1//则解除联锁(M0.2=0)//确定操作模式(参考点定位控制)LDI1.4//若按“设置/取消参考点”按钮EU//上升沿CALL1//则调用子程序1//启动电机LDI1.0//若按“START”(启动)按钮EU//上升沿ANM0.1//且电机停止ANM0.2//且无联锁AD≥SMD72，1//且步数≥1，则MOVB16#85，SMB67//置脉冲输出功能(PTO)的控制位PLS0//启动脉冲输出(Q0.0)SM0.1，1//“电机运行”标志位置位(M0.1=1)//定位控制LDM0.3//若已激活“定位控制”操作模式ANM0.1//且电机停止CALL2//则调用子程序2//停止电机LDI1.1//若按“STOP”(停止)按钮EU//上升沿AM0.1//且电机运行，则CALL0//则调用子程序0MEND//主程序结束//子程序1SBR0//子程序0停止电机MOVB16#CB，SMB67//激活脉宽调制PLS0//停止输出脉冲到Q0.0RM0.1，1//“电机运行”标志位复位(M0.1=0)RET//子程序0结束SBR1//子程序1，“确定操作模式”LDM0.1//若电机运行CALL0//则调用子程序0，停止电机//申请“参考点曲线”LDM0.3//若已激活“定位控制”，则RM0.3，1//参考点标志位;复位(M0.3=0)RQ1.0，1//取消“定位控制激活”信息(Q1.0=0)MOVD429496700，SMD72//为新的“参考点曲线”设定最大的脉冲数。CRET//条件返回到主程序。//申请“定位控制”LDNM0.3//若未设置参考点(M0.3=0)，则SM0.3，1//参考点标志位置位(M0.3=1)SQ1.0，1//输出“定位控制激活”信息(Q1.0=1)RET//子程序1结束//子程序2SBR2//子程序2，“定位控制”MOVBIB0，MB11//把定位角度从IBO拷到MD8的最低有效字节MB11。RM8.0，24//MB8至MB10清零DIV9，MD8//角度/9=q1+r1MOVWMW8，MW14//把r1存入MD12MUL25，MD8//q1×25→MD8MUL25，MD12DIV9，MD12//r1×25／9=q2+r2CALL3//在子程序3中循环步数MOVW0，MW12//删除r2+DMD12，MD8//把步数写入MD8MOVDMD8，SMD72//把步数传到SMD72RET//子程序2结束//子程序3SBR3//子程序3，“循环步数”LDW≥MW12，5//如果r2≥5／9，则INCWMW14//步数增加1。RET//子程序3结束//中断程序0，“脉冲输出终止”INT0//中断程序0RM0.1，1//“电机运行”标志位复位(M0.1=0)RET//子程序0结束6结束语通过对硬件和软件的合理设计，用较为价廉的西门子S7-200系列PLC作为核心控制部件，构成的定位系统能够达到精确定位的目的。特别应指出的是通过灵活、巧妙的应用PLC的指令系统，可使系统实现高精度定位。