西门子200系列PLC直流步进电机控制方法.docx

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西门子200系列PLC直流步进电机控制方法

直流步进电机plc控制方法

系统功能概述：

本系统采用PLC通过步进电机驱动模块控制步进电机运动。

当按下归零按键时，电机1和电机2回到零点（零点由传感器指示）。

当按下第一个电机运行按键时，第一个电机开始运行，直到运行完固定步数或到遇到零点停止。

当按下第二个电机运行按键时，第二个电机开始运行，运行完固定步数或遇到零点停止。

两电机均设置为按一次按键后方向反向。

电机运行时有升降速过程。

PLC输入点I0.0为归零按键，I0.1为第一个电机运行按键，I0.2为第二个电机运行按键，I0.3为第一个电机传感器信号反馈按键，I0.4为第二个电机传感器信号反馈按键。

PLC输出点Q0.0为第一个电机脉冲输出点，Q0.1为第二个电机脉冲输出点，Q0.2为第一个电机方向控制点，Q0.3为第二个电机方向控制点，Q0.4为电机使能控制点。

所用器材：

PLC:

西门子S7-224xpcn及USB下载电缆。

编程及仿真用软件为

V4.0STEP7MicroWINSP3。

直流步进电机2个，微步电机驱动模块2个。

按键3个。

24V开关电源一个。

导线若干。

各模块连接方法：

PLC与步进电机驱动模块的连接：

驱动模块中EN+、DIR+、CP+口均先接3k电阻，然后接24V电源。

第一个驱动模块CP-接PLC的Q0.0,DIR-接PLC的Q0.2,EN-接PLC的Q0.4

第二个驱动模块CP-接PLC的Q0.1,DIR-接PLC的Q0.3,EN-接PLC的Q0.4

注息：

1、PLC输出时电压为24V，故和驱动器模块连接时，接了3k电阻限流。

2、由于PLC处于PTO模式下只有在输出电流大于140mA时，才能正确的输出脉冲，故在输出端和地间接了200欧/2w下拉电阻，来产生此电流。

（实验室用的电阻功率不足，用200欧电阻时功率至少在24*24/200=2.88w，即用3w的电阻）

3、PLC与驱动模块连接时，当PLC输出低电平时不能将驱动模块电平拉低，故在EN-和DIR-上接了200欧/2W下拉电阻

驱动模块与电机接法：

驱动模块的输出端分别与电机4根线连接电机传感器与PLC连接：

传感器电源接24v，信号线经过240欧电阻（试验中两个470

电阻并联得到）与24v电源上拉后，信号线接到PLC的I0.3和I0.4

将各模块电源、地线接好。

PLC中输入输出各路M对应点均接地，

L+对应点均要接24V电源。

注意PLC右下角24VDCOUTPUT不

要接。

PLC程序介绍：

PLC程序中主要使用向导生成的电机控制函数来控制电机运动。

此向导使用方法如下：

首先打开软件，新建工程，选择工具-＞位置控制向导…,如下图

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打开如下界面：

选择配置S7-200PLC内置PTO/PWM操作，点击下

步，如下图

根据需要选择Q0.0或Q0.1，点击下一步，如下图

选择线性脉冲串输出（PTO），将下方使用局速计数器HSC0前的

勾点上，点击下一步，如下图

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l上一步L下一步f|斓肖：

I

输入电机此应用项目中最高电机速度（MAX_SPEED）和电机的启动

/停止速度（SS_SPEED），默认是100000和5000，修改好了点击

下一步，如下图

输入电机加速和减速时间。

默认均为1000ms。

点击下一步，如下图

然后出现如下界面，选择新包络

选项中可以选择相对位置和单速连续旋转，由于步进电机有加减速过程，故选择相对位置。

输入步0的目标速度，即运动时的限速，在下方的框中输入结束位置，由于是相对位置，故此处位置即为所要走的距离。

电机绘制包络，右方出现的梯形的图即为速度线。

改变左

下角的保罗定义符号名为MOTOR1,点击确认,

然后选择V存储区的地址范围，一般默认即可，点击下一步

这样，通过位置控制向导就生成了4个PTO函数，分别是

PTOx_CTRL、PTOx_RUN、PTOx_MAN、PTOx_LDPOS。

PTOx_CTRL子程序（控制）使能和初始化步进电机或伺服电机的PTO输出。

在程序中仅能使用该子程序一次，并保证每个扫描周期该子程序都被执行。

一直使用SM0.0作为EN输入的输入。

I_STOP（立即STOP）输入量为一个布尔量输入。

当输入为低电平时，PTO功能正常操作。

当输入变为高电平时，PTO立即终止脉冲输出。

D_STOP（减速STOP）输入量为一个布尔量输入。

当输入为低电平时，PTO功能正常操作。

当输入变为高电平时，PTO产生一个脉冲串将电机减速到停止。

DONE输出是一个布尔量输出。

高电平表示CPU已经执行完子程序。

当Done位为高电平时，Error字节以一个无错误代码或错误代码来报告是否正常完成。

若在向导中启用了HSC，则C_Pos参数包含以脉冲数表示的模块当前位置。

否则，当前位置将一直为0

PTOx_RUN子程序（运行包络）命令PLC在一个制定的保罗中执行运动操作，此包络存储在组态/包络表中。

接通EN位，使能该子程序。

确保EN位保持接通，直至Done位指示该子程序完成。

接通START参数以初始化包络的执行。

对于每次扫描，当

START参数接通且PTO当前未激活时，指令激活PTO。

要保证该命令只发一次，使用边沿检测命令以脉冲触发START参数接通。

接通参数Abort,命令位控模块停止当前的包络，并减速直至电机停下。

PTOx_MAN子程序（手动模式）使PTO置为手动模式。

这可以是电机在向导中制定的范围内以不同的速度启动、停止和运行。

如果启

用了PTOx_MAN子程序，则不应执行其他任何PTOx_RUN指令。

允许RUN参数，命令PTO加速到指定速度。

即使电机在运行时，也可改变速度参数的值。

禁止参数RUN择命令PTO减速，直至电机停止。

PTOx_LDPOS指令（装载位置）改变PTO脉冲计数器的当前位置值为一个心智。

可以通过该指令为一个运动命令建立一个新的零位置。

本系统将电机1的PTO设置为Q0.0输出，使用高速计数器

HSC0，最高电机速度2000HZ，启动/停止速度100HZ,加速500ms,减速500ms，步0的目标速度2000HZ，总位移8000脉冲，分配存储区为VB0到VB69。

可得到PTO0的包络表如下所示：

//

〃输出Q0.0的PTO包络表

//

//FREQ

VB0'PTOA'//

VW454

VD6

VD10

VD14

VD18

VB22

VW23

VB25

VB26

VB27

204800

4096000

16#04000939

16#84FFF6C7

25

//SSSPEED

//MAXSPEED

//KACC

//KDEC

//NUMPROF

//OFFS0

〃包络0的NUMSEGS

0〃保留

0//段0的S_STEP

VB28

16#08

//SPROP

VD29

+204800

//SFREQ

VD33

525

〃加速的脉冲数

VB37

〃段1的SSTEP

VB38

16#04

//SPROP

VD39

+4098089

//SFREQ

VD43

6948

〃恒速的脉冲数

VB47

〃段2的SSTEP

//SPROP

VB48

16#00

VD49

-1

//SFREQ

VD53

526

〃减速的脉冲数

VB57

〃段3的SSTEP

//SPROP

VB58

16#10

VD59+204800

//SFREQ

VD631〃最终减速的脉冲数

VB670//保留。

VB680//保留。

VB690//保留。

由上表可知加速脉冲数为75057，存于VD33中。

恒速脉冲为49881,存于VD43中。

减速脉冲为75061，存于VD53中。

最终的减速的脉冲数为1,存于VD63中。

我们控制步进电机可以通过PTOx_CTRL和PTOx_RUN两个子程序电机控制过程中，加减速脉冲数不方便修改，因为线性加减速的指令并不清楚，所以只好修改恒速段的脉冲数。

唯一的限制是，总的脉冲数，必须大于加减速段+最终减速段脉冲数之和，也即恒速段的脉冲

不能小于1。

此处总的脉冲数，最小值应为525+526+1+1=1053个脉冲。

当然电机加减速时间如果较小，此脉冲数会变小。

电机2的PTO设置为Q0.1输出，使用高速计数器HSC3,最高电机速度20000HZ，启动/停止速度100HZ,加速500ms，减速500ms,步0的目标速度2000HZ，总位移10000脉冲，分配存储区为VB70到VB139。

可得到PTO0的包络表如下所示：

//

〃输出Q0.1的PTO包络表

//

VB70'PTOA'

//

VW74

54

//FREQ

VD76

204800

//SSSPEED

VD80

40960000

//MAXSPEED

VD84

16#03000C13

//KACC

VD8816#83FFF3ED//K_DEC

VB921//NUMPROF

VB95

〃包络0的NUMSEGS

VB96

〃保留。

VB97

〃段0的SSTEP

VB98

16#08

//SPROP

VD99

+204800

//SFREQ

VD103

100

//加速的脉冲数

VB107

〃段1的SSTEP

VB10816#04

VB11816#00

VD119-1

VB127

〃段3的SSTEP

//SPROP

VB128

16#10

VD129

+204800

//SFREQ

VD133

〃最终减速的脉冲数

VB137

〃保留。

VB138

〃保留。

VB139

〃保留。

电机1和电机2参数可根据实际需要修改。

使用步骤:

（1）在启动PTO0_RUN之前，计算出恒速段的脉冲数=目标脉数数

-加减速脉冲数之和-1,填入包络表中的恒速位置；此系统中电机1恒速脉冲保存在VD43，电机2恒速脉冲数保存在VD113中。

（2）启动PTO0_RUN。

具体程序见附件中步进电机PLC控制.xps

程序流程图如下:

电机诡行