【正文】 第三章 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)位移或角位移的執(zhí)行元件。PLC直接控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)由PLC和步進(jìn)電機(jī)組成，PLC具有實(shí)時(shí)刷新技術(shù)，輸出信號(hào)的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲或更高，使得脈沖分配能有很高的分配速度，充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力，提高整個(gè)系統(tǒng)的快速性。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖個(gè)數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與單位時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。用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，現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。而就這兩種電動(dòng)機(jī)而言，五相電動(dòng)機(jī)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(lèi)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： 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(mǎn)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(chēng)為掃描周期。PLC在每次掃描工作過(guò)程中除了執(zhí)行用戶(hù)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(hù)程序，可以向CPU裝載用戶(hù)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(xiàn)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(xiàn)分為兩種：?jiǎn)味瘟魉€(xiàn)和多段流水線(xiàn)。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)（）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； 1：1msPWM更新方法 0 ：異步更新；1：同步更新PTO操作 0 ：?jiǎn)味尾僮鳎?：多段操作PTO/PWM模式選擇 0 ：選擇PTO 1 ： 選擇PWMPTO/PWM允許 0：禁止； 1 ：允許說(shuō)明SMW68SMW78 PTO/PWM周期時(shí)間值（范圍：2至 65 535）說(shuō)明SMW70SMW80PWM脈沖寬度值（范圍：0至65 535）說(shuō)明SMD72SMD82PTO脈沖計(jì)數(shù)值（范圍：1至4 294 967 295）說(shuō)明SMB166SMB176段號(hào)（僅用于多段PTO操作），多段流水線(xiàn)PTO運(yùn)行中的段的編號(hào)SMW168SMW178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）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(hù)命令異常終止 0 ： 無(wú)錯(cuò)； 1 ：異常終止PTO流水線(xiàn)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（）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LADSTL操作數(shù)及數(shù)據(jù)類(lèi)型PLS ：常量（0或1）數(shù)據(jù)類(lèi)型 字（）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）。脈沖輸出（PLS）指令功能為：使能有效時(shí)，檢查用于脈沖輸出（）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(chēng)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(huà)，但價(jià)格較貴。編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類(lèi)。 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(hù)無(wú)直接關(guān)系，已由廠(chǎng)家直接固化進(jìn)EPROM中，不能由用戶(hù)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(hù)程序存儲(chǔ)器。它能夠識(shí)別用戶(hù)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(xiàn)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(hù)程序，方便快速地適應(yīng)變化。PLC的安裝接線(xiàn)也很方便。 硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便 PLC配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶(hù)選用，用戶(hù)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(chē)公司的汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)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。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)