【正文】 1104501010110011156011001111101670111001001117810000111111189100101101111900000001111110 PLC程序的編制4 步進(jìn)電機(jī)的選擇與控制步進(jìn)電機(jī)作為本系統(tǒng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)元件，控制其穩(wěn)定性是至關(guān)重要的本章將具體介紹，三相六拍式步進(jìn)電機(jī)的控制原理。步進(jìn)電機(jī)主要為本設(shè)計(jì)執(zhí)行元件，之所以選擇步進(jìn)電機(jī)就是因?yàn)槠溥m用于開(kāi)環(huán)控制，而且其控制精度較高，在供電電源切斷時(shí)，混合式步進(jìn)電機(jī)具有自定位轉(zhuǎn)矩，因此仍能保持原來(lái)的位置，同時(shí)也是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”)，因此，可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。它的時(shí)序?yàn)槊}沖正序列為A→AB→B→BC→C→CA,反序列為CA→C→BC→B→AB→A。按照時(shí)序循環(huán)輸入就可以通過(guò)軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)將時(shí)序輸入按照與正轉(zhuǎn)時(shí)序相反的順序輸入時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作原理及型號(hào)不管是那一種類(lèi)型的步進(jìn)電機(jī)，其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)都是相似的。均屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，一般主要由步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器（本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器為PLC）、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)三部分組成。 本設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要包括環(huán)形分配器和功率放大器兩部分。其中環(huán)形分配器又稱(chēng)脈沖分配器，它根據(jù)運(yùn)行指令按一定的邏輯關(guān)系分配脈沖，通過(guò)功率放大器加到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，使步進(jìn)電機(jī)按一定的方式運(yùn)行；并實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制和定位控制。由于輸出的功率極小，所以脈沖分配器不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，必須通過(guò)功率放大器進(jìn)行放大，才能給步進(jìn)電機(jī)各相繞組提供足夠的電流。 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器則是控制系統(tǒng)的核心部分，它根據(jù)控制要求提供給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，該控制信號(hào)包括脈沖信號(hào)、脈沖方向信號(hào)、控制方式信號(hào)。運(yùn)動(dòng)控制器提供給步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，不論哪種驅(qū)動(dòng)器都接受這樣的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，從而為開(kāi)放式的控制提供了標(biāo)準(zhǔn)接口。這樣為步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制器就可根據(jù)不同的需要與不同的驅(qū)動(dòng)器連接使用[21]。 為了控制的方便，步進(jìn)電機(jī)一般可以有兩種不同的控制模式可供選擇。控制模式就是由控制方式信號(hào)來(lái)設(shè)置的。一種是方向/脈沖模式，在這種控制模式下，脈沖信號(hào)控制的是步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，脈沖方向信號(hào)控制的是步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向(即正、反轉(zhuǎn))；另一種是脈沖模式，此時(shí)這兩路信號(hào)分別控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣對(duì)于某些只需要一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合，可以省去一路信號(hào)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。 步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及速度的PLC控制①步進(jìn)電機(jī)的通電方式為三相六拍（脈沖正序列為A→AB→B→BC→C→CA,反序列為CA→C→BC→B→AB→A）②步進(jìn)電機(jī)的工作方式為手動(dòng)跟自動(dòng)。手動(dòng)時(shí)，按正轉(zhuǎn)按鈕電機(jī)每次正轉(zhuǎn)一拍，按反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)每次反轉(zhuǎn)一拍。自動(dòng)方式時(shí)，按啟動(dòng)按鈕，電機(jī)連續(xù)正轉(zhuǎn)，按反轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)連續(xù)反轉(zhuǎn)。按加速按鈕，電機(jī)加速，按減速按鈕，電機(jī)減速。 I/O分配表輸入說(shuō)明輸出說(shuō)明輸入說(shuō)明X0總開(kāi)關(guān)Y0A相功放電X3反轉(zhuǎn)按鈕X1手動(dòng)/自動(dòng)開(kāi)關(guān)Y1B相功放電X4減速按鈕X2正轉(zhuǎn)Y2C相功放電X5加速按鈕 控制程序PLC\電機(jī)控制 程序說(shuō)明①本程序中采用定時(shí)器T246為脈沖發(fā)生器，設(shè)定值為K200～K1000（即200～1000ms），則步進(jìn)電機(jī)可獲得1～5步的變速范圍。②當(dāng)X3為‘OFF’時(shí)，輸出正脈沖序列，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。接通總開(kāi)關(guān)X0，T246以D0的預(yù)置值K500開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間到，T246的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，第一次為0，使M10為ON，Y0輸出，步進(jìn)電機(jī)A相通電；D1加1，T246自行復(fù)位后又重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間到，T246常開(kāi)觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時(shí)為1）則使M11為ON，使Y0、Y1輸出，步進(jìn)電機(jī)的A、B相同時(shí)通電；D1加1，T246自行復(fù)位后又重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間到，T246常開(kāi)觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時(shí)為2）則使M12為ON，使Y1輸出，步進(jìn)電機(jī)的B相通電；D1又加1，T246自行復(fù)位后又重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間到，T246常開(kāi)觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時(shí)為3）則使M13為ON，使YY2輸出，步進(jìn)電機(jī)的B、C相同時(shí)通電；程序繼續(xù)執(zhí)行，D1又加1，T246自行復(fù)位后又重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間到，T246常開(kāi)觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時(shí)為4）則使M14為ON，使Y2輸出，步進(jìn)電機(jī)的C相通電；D1再加1，T246自行復(fù)位后又重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間到，T246常開(kāi)觸點(diǎn)又接通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1的數(shù)值，（此時(shí)為5）則使M15為ON，使Y0、Y2輸出，步進(jìn)電機(jī)的A、C相同時(shí)通電；完成脈沖序列的正轉(zhuǎn)輸出要求。當(dāng)M16為ON時(shí)，D1復(fù)位，重新開(kāi)始新一輪的脈沖序列的產(chǎn)生，步進(jìn)電機(jī)連續(xù)正向運(yùn)轉(zhuǎn)。③當(dāng)X3為ON時(shí)，輸出反向序列脈沖，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。分析方法同上。④每次按下減速按鈕X4時(shí)，（M8012的時(shí)鐘周期為100ms）將D0的當(dāng)前值與K1000比較，若D0﹤K1000，則使D0增加1，輸出脈沖頻率降低，電機(jī)減速。⑤每次按下加速按鈕X5時(shí)，通過(guò)CMP指令，將D0的當(dāng)前值與K200比較，只要D0﹥K200，則使D0的數(shù)減小，輸出脈沖頻率增大，電機(jī)加速轉(zhuǎn)動(dòng)。5 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的控制實(shí)驗(yàn)，完成兩個(gè)貨位的取貨與送貨。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模擬實(shí)驗(yàn)架、直流電機(jī)、三菱FX1N系列PLC、三菱專(zhuān)用編程軟件、個(gè)人計(jì)算機(jī)、電源 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 控制要求將貨物放到送貨臺(tái)上后，按啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)將貨物送到小車(chē)旁邊，由傳感器控制送貨臺(tái)停止后，小車(chē)接收傳感器脈沖將貨物取入小車(chē)內(nèi)，自動(dòng)放入指定的貨位里，送貨完成后，小車(chē)自動(dòng)回到原來(lái)的位置。當(dāng)要取貨時(shí)，小車(chē)自動(dòng)到指定倉(cāng)位將貨物取出放到出貨臺(tái)，同樣由傳感器發(fā)出脈沖，出貨臺(tái)將貨物送出。 輸入與輸出點(diǎn)數(shù)分配X0X軸1位置X11X軸10位置X22Z軸3位置上限位X1X軸2位置X12X軸11位置X23Z軸3位置下限位X2X軸3位置X13Y軸前向限位X24Z軸4位置上限位X3X軸4位置X14Y軸中向限位X25Z軸4位置下限位X4X軸5位置X15Y軸后向限位X26Z軸5位置上限位X5X軸6位置X16Z軸1位置上限位X27Z軸5位置下限位X6X軸7位置X17Z軸1位置下限位X30小車(chē)處物料檢測(cè)X7X軸8位置X20Z軸2位置上限位X31進(jìn)料出物料檢測(cè)X10X軸8位置X21Z軸2位置下限位X32出料處物料檢測(cè)輸出Y0沿X軸向右Y3沿Y軸向后Y6進(jìn)料處傳送帶Y1沿X軸向左Y4沿Z軸向上Y7出料處傳送帶Y2沿Y軸向前Y5沿Z軸向下 實(shí)驗(yàn)編程與調(diào)試立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)演示立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)驗(yàn)本系統(tǒng)通過(guò)最終調(diào)試表明本控制系統(tǒng)能夠較為準(zhǔn)確地完成對(duì)貨物的存取功能，而且運(yùn)行比較靈敏、可靠、。但同時(shí)也暴露出了一系列問(wèn)題，在具體應(yīng)用中可以采用半閉環(huán)控制，傳感器采用旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在傳動(dòng)絲杠軸端，既能判定速度，又能確定位置，比較精確可靠。驅(qū)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速可以提高，力矩也較大，靈敏度也高，更接近與實(shí)用。 另外在工作臺(tái)上安裝機(jī)械自鎖，以提高安全。在智能化上可以提高，在工作臺(tái)上安裝接近傳感器，防止工作臺(tái)與倉(cāng)庫(kù)、存放貨物等相撞。增加記憶、邏輯判定、自動(dòng)存放、自動(dòng)提取、采用條形碼識(shí)別自動(dòng)執(zhí)行等方式。利用上位機(jī)編程組態(tài)軟件，來(lái)提高控制方式增加數(shù)據(jù)分析等工作能力。