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畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于plc的步進(jìn)電機(jī)的控制-畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料

2025-01-27 04:28本頁(yè)面
  

【正文】 的驅(qū)動(dòng)電路比三相電動(dòng)機(jī)復(fù)雜,因 此三相電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的性能價(jià)格比要比五相電動(dòng)機(jī)更好一些。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器,減速齒輪等和電動(dòng)機(jī)本體綜合設(shè)計(jì)在一起,這樣使其能方便地組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng),因而具有更加優(yōu)越的控制性。隨著電動(dòng)機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機(jī)的不斷小型化,要求與之配套的電動(dòng)機(jī)也必須越來(lái)越小。 附:見(jiàn)圖 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 12 圖 21 S7200CPU224PLC 的結(jié)構(gòu)圖 PLC 技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 的發(fā)展,可編程序控制器有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制、順序控制的范圍。 性能簡(jiǎn)介及特點(diǎn) S7200 PLC 是德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的一種超小型系列可編程器,它能夠滿足多種自動(dòng)化控制的 需求,其設(shè)計(jì)緊湊,價(jià)格低廉,并且具有良好的可擴(kuò)展性以及強(qiáng)大的指令功能,可代替繼電器用于簡(jiǎn)單控制場(chǎng)合,也可用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。整個(gè)過(guò)程掃描執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。 PLC 在每次掃描工作過(guò)程中除了執(zhí)行用戶程序外,還要完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)等工作。 (4) 當(dāng)電源斷電又恢復(fù)后,如果方式選擇開(kāi)關(guān)在 TERM 或 STOP 狀態(tài)下,CPU 自動(dòng)進(jìn)入 STOP 方式;如果方式選擇開(kāi)關(guān)在 RUN 狀態(tài)下,則 CPU 自動(dòng)進(jìn)入RUN 方式。 (2) STOP 方式:在 STOP 方式下,不能運(yùn)行用戶程序,可以向 CPU 裝載用戶程序或進(jìn)行 CPU 設(shè)置。 工作方式 S7200 有 3 種工作方式: RUN(運(yùn)行 ) 、 STOP(停止 ) 、 TERM(terminal ,終端 ) 工作方式,可通過(guò)安裝在 PLC 上的方式選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。 PLC 的選擇 選擇西門(mén)子 S7200 CPU224 的 PLC。 單段流水線中的各段脈沖串可以采用不同的時(shí)間基準(zhǔn),但有可能造脈沖串之間的不平穩(wěn)過(guò)渡。流水線分為兩種:?jiǎn)味瘟魉€和多段流水線。這樣就保證了輸出脈沖串的連續(xù)性。 脈沖計(jì)數(shù)范圍從 1 至 4,294,967,295,為 32 位無(wú)符號(hào)數(shù),如設(shè)定脈沖計(jì)數(shù)為 0,則系統(tǒng)默認(rèn)脈沖計(jì)數(shù)值為 1。注意: 如果周期 2 個(gè)時(shí)間單位,則周期的默認(rèn)值為 2 個(gè)時(shí)間單位??稍诿}沖串完成時(shí)起動(dòng)中斷程序,若使用多段操作,則在包絡(luò)表完成時(shí)起動(dòng)中斷程序。 PTO 的使用 PTO 是可以指定脈沖數(shù)和周期的占空比為 50%的高速脈沖串的輸出。程序運(yùn)行時(shí),根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)使某些位自動(dòng)置位。向控制字節(jié)( 或 )的 PTO/PWM 允許位寫(xiě)入零,然后執(zhí)行 PLS 指令,將禁止 PTO 或 PWM 波形的生成。s; 1: 1ms PWM 更新方法 0 :異步更新; 1:同步更新 PTO 操作 0 :?jiǎn)味尾僮鳎?1:多段操作 PTO/PWM 模式選擇 0 :選擇 PTO 1 : 選擇 PWM PTO/PWM 允許 0:禁止; 1 :允許 和 對(duì) PTO/PWM 輸出的周期值 說(shuō)明 SMW68 SMW78 PTO/PWM 周期時(shí)間值(范圍: 2 至 65 535) 和 對(duì) PTO/PWM 輸出 的脈寬值 說(shuō)明 SMW70 SMW80 PWM 脈沖寬度值(范圍: 0 至 65 535) 和 對(duì) PTO 脈沖輸出的計(jì)數(shù)值 說(shuō)明 SMD72 SMD82 PTO 脈沖計(jì)數(shù)值(范圍: 1 至 4 294 967 295) 和 對(duì) PTO 脈沖輸出的多段操作 說(shuō)明 SMB166 SMB176 段號(hào)(僅用于多段 PTO 操作),多段流水線 PTO 運(yùn)行中的段的編號(hào) SMW168 SMW178 包絡(luò)表起始位置,用距離 V0 的字節(jié)偏移量表示(僅 用于多段 PTO 操作) 和 的狀態(tài)位 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 9 說(shuō)明 PTO 包絡(luò)由于增量計(jì)算錯(cuò)誤異常終止 0 :無(wú)錯(cuò); 1 : 異常終止 PTO 包絡(luò)由于用戶命令異常終止 0 : 無(wú)錯(cuò); 1 :異常終止 PTO 流水線溢出 0 :無(wú)溢出; 1 : 溢出 PTO 空閑 0 :運(yùn)行中; 1 : PTO 空閑 通過(guò)修改脈沖輸出( 或 )的特殊存儲(chǔ)器 SM 區(qū)(包括控制字節(jié)),既更改 PTO 或 PWM 的輸出波形,然后再執(zhí)行 PLS 指令。執(zhí)行 PLS 指令時(shí), S7200 讀這些特殊存LAD STL 操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型 PLS Q Q:常 量( 0 或 1) 數(shù)據(jù)類型 字 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 8 儲(chǔ)器位( SM),然后執(zhí)行特殊存儲(chǔ)器位定義的脈沖操作,即對(duì)相應(yīng)的 PTO/PWM發(fā)生器進(jìn)行編程。 表 21 脈沖輸出( PLS)指令格式 用于脈沖輸出( 或 )的特殊存儲(chǔ)器 ( 1)控制字節(jié)和參數(shù)的特殊存儲(chǔ)器 每個(gè) PTO/PWM 發(fā)生器都有:一個(gè)控制字節(jié)( 8 位)、一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)值(無(wú)符號(hào)的 32 位數(shù)值)和一個(gè)周期時(shí)間和脈寬值(無(wú)符號(hào)的 16 位數(shù)值)。 高速脈沖輸出功能 脈沖輸出( PLS)指令功能為:使能有效時(shí),檢查用于脈沖輸出( 或 )的特殊存儲(chǔ)器位( SM),然后執(zhí)行特殊存儲(chǔ)器位定義的脈沖操作。當(dāng) PLC 與 PLC 相連時(shí),可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)更大規(guī)??刂?。 PLC 與打印機(jī)相 連可將過(guò)程信息,系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印。智能型編程器又稱圖形編程器,它既可聯(lián)機(jī)編程,又可脫機(jī)編程,具有圖形顯示功能,可直接輸入梯形圖和通過(guò)屏幕對(duì)話,但價(jià)格較貴。 編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類。 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 7 外部設(shè)備 外部設(shè)備包括編程器、盒式磁帶機(jī)、打印機(jī)、 EPROM 寫(xiě)入器、圖形監(jiān)控系統(tǒng)等。 I/O 擴(kuò)展機(jī) 每種 PLC 都有與主機(jī)相配的擴(kuò)展模塊,用來(lái)擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù),以便根據(jù)控制要求靈活組合系統(tǒng)。電源組件內(nèi)還裝有備用鋰電池,以保證在斷電時(shí)保存必要的信息。 電源部件是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置,它向 PLC 提供所需要的直流電源。 輸入輸出( I/ O)單元是 PLC 與輸入控制信號(hào)和被控制設(shè)備連接起來(lái)的部件,輸入單元接收從開(kāi)關(guān)、按鈕、繼電器觸點(diǎn)和傳感器等輸入的現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào),并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成 CPU 能接收和處理的數(shù)字信號(hào)。這些程序與用戶無(wú)直接關(guān)系,已由廠家直接固化進(jìn)EPROM 中,不能由用戶直接存取、修改。 PLC 的存儲(chǔ)器有兩種:系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。它能夠識(shí)別用戶按特定格式輸入的指令,并按照指令完成預(yù)定的控制任務(wù)。它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)相似,主要由主機(jī)、 I/O 擴(kuò)展機(jī)、外圍設(shè)備三部分組成, 主機(jī) 主機(jī)由 CPU(微處理器)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、電源等部分組成。由于體積小, PLC 很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想的控制設(shè)備。用更換模塊的方法可以迅速地排除 PLC 的故障。 維修工作量小,維修方便 PLC 的故障率很低,并且有完善的診斷和顯示功能。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件,控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施,可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。組成系統(tǒng)后,如果工藝變化,可以通過(guò)修改用戶程序,方便快速地適應(yīng)變化。 PLC 的安裝接線也很方便。 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 5 硬件配套齊全,用戶使用方便 PLC 配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用,用戶不必自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。而且某些僅有開(kāi)關(guān)量邏輯控制功能的 PLC 只有十幾條指令。 PLC 的特點(diǎn) 編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) 考慮到企業(yè)中一般電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人的傳統(tǒng)讀圖習(xí)慣和應(yīng)用微機(jī)的實(shí)際水平, PLC 配備有他們最容易接受和掌握的梯形圖語(yǔ)言。 根據(jù)以上設(shè)想和要求, 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司( DEC)研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器,并在通用汽車公司的汽車生產(chǎn)線上試用成功,從而開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。如果工藝要求發(fā)生變化,控制柜內(nèi)的元件和接線也需要作相應(yīng)的變動(dòng) ,改造的工期長(zhǎng)、費(fèi)用高,通用性和靈活性較差。 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 4 第二章 西門(mén)子 S7200 PLC PLC 的產(chǎn)生 傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于掌握、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。 論文的主要研究工作 掌握步進(jìn)電機(jī)的 原理及其驅(qū)動(dòng)方法,掌握西門(mén)子 S7200 PLC 的原理與程序設(shè)計(jì)方法。目前,我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。但隨著應(yīng)用需求及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品技術(shù)性能的提升(如步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的脈沖響應(yīng)頻率及精度, HMI 及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的通訊功能), PLC將繼續(xù)得已完善和發(fā)展。目前,可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 20 世紀(jì)末期,可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期,是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期,年增長(zhǎng)率一直保持為 30~40%。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多,產(chǎn)量日益上升。 20 世紀(jì) 80 年代初,可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。 20 世紀(jì) 70 年代中末期,可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段,計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中,使其功能發(fā)生了飛躍。此時(shí)的 PLC 為微機(jī)技 術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。人們很快將其引入可編程控制器,使 PLC 增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能,完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。 S7200PLC 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平,早期的 PLC 主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成,可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。 PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力,利用其高速脈沖輸出功能或運(yùn)動(dòng)控制功能,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電的相序,便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和方向。 步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件。 2)存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性,近年來(lái)對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng),或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí),首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入 I/O 映象區(qū),然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序,經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī),其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同 : 1)中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程現(xiàn)代社會(huì)要求生產(chǎn)廠家對(duì)市場(chǎng)的需求做出迅速的反應(yīng),生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)的。 關(guān)鍵詞: S7200 PLC 兩相混合式步進(jìn)電機(jī) PLC 編程 Control of stepping motor based on PLC 基于 PLC 的步進(jìn)電 機(jī)的控制
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