PLC控制步进电机的程序设计.pdf

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第2期(总第195期
机械工程与自动化
2016年4月
MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION
A
文章编号:1672-6413(2016)02-0173-03
PLC控制步进电机的程序设计
原慧军
(山西机电职业技术学院电子电气エ程系,山西长治046011)
摘要:基于PIC设计了步进电机传动系统。利用位置控制向导,结合规划好的运动包络数据,配置高速脉
冲PTO)控制电机运行位置和速度。设计了主程序様形图,编員了复位子程序、回原点子程序、电机运行子
程序及急停处理子程序等。结果显示,步进电机可以精确定位,满足控制要求
关键词:PIC;步进电机;程序;位置控制向导
中图分类号:TP273
文献标识码:A
工作任务要求
或右极限位置时,左极限或右极限开关就会动作,相应
本设计的工作任务要求如下
地其常开触点会动作闭合,并向系统控制单元发送越
(1)电机传动系统通电正常,按下复位按钮,自动程故障信号,起到保护设备的作用;原点限位开关用来
执行复位操作,回到原点位置,复位完成,按下启动按提供装置往复运行时的起始信号。
钮,系统启动。
3PLC控制
(2)电机驱动系统从原点出发,以不小于320mm/s
PLC与步进电机的接线原理见图1。其中,PLC
的速度向目标点前行移动。
输入点10.0与限位开关SQ1相连,实现原点到位检
3)待到达目标点后,系统执行返回原点操作,以测;输入点1I0.1与限位开关SQ2相连,且同中间继电
440mm/s的速度高速返回到800mm处,再以不大于器KA1的线圈相连,实现左极限位保护;输入点10.2
150mm/s的速度低速运行至原点停止。
与限位开关SQ3相连,且同中间继电器KA2的线圈
(4)系统运行返回原点后,一个工作流程结東,当相连,实现右极限位保护。当传动装置向左前移时,发
没有停止信号时,自动开始下一个周期“2
生左越程碰撞极限开关SQ2,其就会动作使常开触点
步进电机传动系统主要设备
闭合,此时10.1変为低电平0V信号传递给PLC;同
2.1控制单元
时,中间继电器KA1线圈所在的电气回路接通,得电
步进电机传动系统的输入信号有按钮/开关等主动作,KA1的常闭触点断开,此时步进电机驱动器脉
令信号,以及各种传感器信号等;输出信号有高速脉冲冲信号回路将断开,停止向外发出高速脉冲,电机停止
信号和方向信号,以及各种运行状态指示信号等。选运行。同理,使用中间继电器KA2的线圈和常闭触点
用西门子S7-226DC/DC/DC型PLC,其有24点输是为了在发生右越程碰撞极限开关SQ3后,驱动器停
人,16点晶体管输出。
止向外发脉冲,强制停止电机。由此可见,由于编写程
2.2步进电机及驱动器
序错误而引起的冲撞极限可能会造成设备损坏现象
选用的电机为 Kinco三相步进电机3S57Q可以通过中间继电器KA1和KA2硬件电路接线的联
04056,与之相配套的驱动器为 Kinco3M458步进驱锁保护来避免故障的发生。
动器。驱动器所需直流电源为DC24V,设定驱动器
DC24 V
拨动开关DIP1、DIP2、DIP3均为OFF状态,即电机每
So
1尺-PREB
转需要10000个脉冲;DIP4为OFF状态,即选择态
0.0e2
FREE
步进
半流;设定DIP5为OFF状态,DIP6、DIP7、DIP8均为
$Q2 KA1
00o
ON状态,即输出相电流为5.2A
2.3系统其他组件
区A2
/DIR+ GNDLDC24 V
系统其他组件包括步进电动机、同步齿轮、同步传
I0.2
$7-226 PLC
DIR- GND
输带和直线导轨等。同步齿轮共有11个齿,齿距为
Kinco 3M458
5mm,即同步齿轮旋转一周同步带直线位移为55
步进电机驱动器
mm,相应地传动装置直线位移为55mm,实现精确定
图1PI.C与步进电机的接线原理图
位。系统还安装有左限位、原点限位和右限位保护F4位置控制向导编程
关。当机械部件沿导轨作直线往复运动超越过左极限
STEP7- Micro/WIN提供的位置控制向导功能,
收稿日期:2015-04-13;修订目期:2015-12-2C
作者简介:原慧军(1980-),男,山西长治人,讲师,硕士,主要从事机电一体化教学工作。
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机槭工程与自动化
2016年第2期
可以很快完成配置S7-200内置PTO/PWM或位控模行停车信号的处理,见图4
块操作,生成的位置指令直接用在应用程序中,实现动
网络8
态控制电机的位置和速度。依据工作任务要求和系统
停止按钮:I2.7运行状态:M1.0停止指令:M1.0
布置规划了步进电机运行的运动包络数据,见表1。
?(s)
表1步进电机运行的运动包络数据
网络9
运动包络站点位移(m)目标速度(mm/s)移动方向
运行状态:M.0
急停处理
原点到目标点
330
目标点到高速回零处800
440
DR
主控标志:M2.0
运行控制
5程序设计
网络10
根据工作任务控制要求,系统应实现如下功能:处
停止指令:M.1S30.0运行状态:M1.0运行状态:M1.0
理来自按钮/开关的主令信号;处理运行中停车(如紧
网络11
急停止、掉电等)后复位到原点的操作;处理产生控制
急停按钮:12.6急停信号:M8.0
系统执行机构的信号;处理步进电动机的定位控制等
图4工作运行及停车操作
信号。为此,除编写主程序外,还编写了初态复位子程5.2复位初始状态子程序及返回原点子程序
序、返回原点子程序、控制电机运行子程序以及急停信
号处理子程序等3-4
为确定系统是否准备就绪,是否可以启动投入运
主程序结构
行,系统通电后,首先按下复位按钮,主程序就开始调
用复位初始状态子程序,进入执行机构操作和返回原
(1)每一扫描周期都需要调用PTO0CTRL.子程点等复位操作以及检査初始状态阶段。装置运行返回
序,见图2
用的回原点操作子程序见图5。
网络1
左限位:I0.1越程故障:MO.7
网络1
SMO. 0
PTOO RUN
右限位:IO.2
方向控制:Q0.1
START
网络2
Profile_Don?包络2完成:M10.2
SMO. 0
PTOO CTRL
原点检测:0.? Abort , Error950
c_ Profile?VB502
点检测:I0.0
网络2
で PosVD506
I STOP
1# START:L0.0方向控制:0.
越程故障:MO.7
网络3
原点检测:10.0方向控制:0
急停按钮:12.6
(R)
D STOP