PLC脉冲量控制程序设计分析.doc

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1、 国家职业技能鉴定技师/高级技师论文PLC脉冲量控制程序设计分析姓 名：齐学泉职 业：维修电工身份证号：120110198709042411所在单位：天津市荣鑫精密模塑有限公司目录 摘要第1章 项目介绍 第二章控制系统的构成2.1 使用西门子PLC控制2.1.1 PLC的概述2.2 利用步进电机和步进电机驱动器控制2.2.1步进电机的概述2.2.2步进电机驱动器概述第三章控制硬件设计3.1 西门子PLC的选用3.1.1 西门子PLC选型3.2 步进电机与步进电机驱动器的选用 3.2.1 步进电机选型3.2.2 步进电机驱动器选型第四章系统程序设计4.1 I/O分配4.2设计梯形图程序4.3控制

2、程序分析步进电机控制薄膜卷绕机摘要 脉冲量控制先是用于技术切削机床的运动控制，而今也已用到其他设备、机械手，甚至整个生产线传动的多方面控制，成为当今自动化技术的一个重要支柱。当今自动化的又一支柱的PLC，也可处理脉冲量。目前，他不仅有输入、输出脉冲来那个的接口或模块，而且还有很多处理脉冲量的设定与指令，很强大的脉冲量的处理功能，可经济有效地通过脉冲量的处理，进行运动控制。本文设计根据步进电动机输入脉冲信号，每改点一次励磁状态就前进一定角度或长度。它是一种受脉冲信号控制的无刷式直流电动机，也可看作是在一定频范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电动机。关键词 西门子PLC 步进电机 脉冲输出 第一章

3、 项目介绍在自动化生产线传动的生产过程中，有一种薄膜卷绕机，设备采用机械式计数，卷绕动力采用离合器传动，元件卷绕的起动、停止、圈数控制等均由人工操作控制，因此产品存在着参数、精度、产品质量与生产效率等有着因人而异的不足之处。由于卷制的材料是10几微米的薄膜，要求卷轴平稳起动，均匀加速、张力平稳；在卷绕过程中在某些位置需要停顿，作一些必要的处理，再继续卷绕；和起动一样，停顿或停止时，必须均匀减速，保持张力平稳；要求最后圈数准确。第二章 系统的控制构成2.1 利用西门子PLC 控制2.1.1 PLC的概述 利用PLC技术可以方便的实现对电机速度和位置的控制，方便的进行各种步进电机的操作，完成各种复

4、杂的工作，对步进电机也具有良好的控制能力。2.2 利用步进电机和步进电机驱动器控制 2.2.1 步进电机的概述步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。步进电机是将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件，每当对其施加一个电脉冲时，输出轴便转过一个固定的角度。对于步进电机的转向控制：如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。对于步进电机的速度控制，给它发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它就会再转一步，两个脉冲的间隔越短，步进电机转的就越快。2.2.2步进电机驱动器概

5、述步进电机驱动器是根据步进电机的相数、电流以及适配关系来选用驱动器的型号。第3章 系统硬件设计3.1 西门子PLC的选用3.1.1 西门子PLC选型选用西门子PLC S7-200 CPU-226 DC/DC/DC型S7-200 CPU-226 DC/DC/DC型有如下特性：高速计数器 单相30kHz（6路） ， 双相20kHz（4路），脉冲输出（DC）20kHz（2路）。3.2 步进电机与步进电机驱动器的选用3.2.1 步进电机选型1 步进电机的控制步进电机通常设有加速、减速控制及正反转控制等控制方式。步进电机脉冲频率的变化规律：步进电机在启动和停止时有一个加速及减速的过程，且加速速度越小则冲

6、击越小，动作越平稳，所以步进电机动作一般要经历以下变化过程：加速-恒速（高速）-减速-恒速（低速）-停止。因步进电机转速与脉冲频率成正比，所以输入步进电机的脉冲频率也要经历一个类似的变化过程。2 步进电机的选型步进电机启动时要使脉冲升频，停车时使脉冲降频。由于步进电机驱动器输入脉冲200Hz时处于震荡区内，容易损坏内部器件，而在200Hz以下运转速度较慢，效率较低，故采用350Hz作为脉冲低频起点，轻载时高频脉冲可达到6.8KHz。本设计选用受控电机为2HB86-65型两相混合式步进电机。 型号 步距角保持转矩（Nm） 相电阻 （欧） 转子惯性（g.cm2）2HB86-65 1.8。 2.2

7、1.4 10003.2.2 步进电机驱动器选型1 步进电机驱动器控制在对步进电机进行控制时，常常会采用步进电机驱动器对其进行控制。步进电机驱动器采用超大规模的硬件集成电路，具有高度的抗干扰性以及快速的响应性，不易出现死机或丢布现象。使用步进电机驱动器控制步进电机，可以不考虑各相的时序问题，由驱动器处理，只要考虑输出脉冲的频率以及步进电机的方向。本设计采用的是YKA2608MG型细分驱动器。它是一款经济、小巧的步进驱动器，是等角度恒力矩细分高性能步进驱动器。该驱动器内部采用双极恒流斩波方式，使电机噪音减小，电机运行更平稳，驱动电源电压的增加使得电机的高速性能和驱动能力大为提高，而步进脉冲停止超过

8、100ms时，线圈电流自动减半，使驱动器的发热可减少50%，也使得电机的发热减少。第4章 系统程序设计4.1 I/O分配I：I0.0 停止 O：Q0.0 步进电机输出信号 I0.1 启动正转 Q0.3 高速脉冲输出 I0.2 点动正转 I0.3 点动反转 M0.0 启动模式 M0.1 点动模式 M0.4 点动正转M0.5 点动反转 sm0.0 始终接通为ONSMB67 用于监视和控制脉冲串（PTO）和脉宽调制(PWM)功能 SMW70 PWM0 脉冲宽度值：字数据类型（0 至 65,535 个时基单位）SMD72 PTO0 脉冲计数值：双字整数（1至232 - 1）4.2设计梯形图程序主程序

9、SBR-0 INT-0 INT-14.3控制程序分析为了满足生产的需要，卷绕及设置有正转启动旋转，点动正转、反转旋转。正转启动来满足设备正常完成卷绕任务要求，点动正反转旋转是在卷绕过程中出现异常状况下紧急处理的需要，间断性的手工操作，以满足产品的正常生产。在主程序中，利用SM0.0始终接通为ON来调用子程序（SBR_0）。在子程序SBR_0中，控制步进电机正反转旋转，按动启动按钮I0.1，启动模式M0.0线圈得电，M0.0常开触点闭合自锁。按动点动正转I0.2或点动反转I0.3，点动模式M0.1线圈得电，M0.1常开触点闭合自锁。启动模式M0.0和点动模式M0.1有互锁功能。M0.1点动模式得

10、电，按动点动反转按钮I0.3,点动反转线圈M0.5得电，M0.3置位。M0.1点动模式得电，按动点动正转按钮I0.2,点动正转线圈M0.4得电，M0.3复位。当SM0.0上电得电时，将16进制数87（2进制：10000111）传送到SMB67中，SM67.0：PTO0/PWM0更新周期：1=写新的周期值SM67.1：PWM0更新脉冲宽度值：1=写新的脉冲宽度SM67.2：PTO0更新脉冲量：1=写新的脉冲量SM67.3：PTO0/PWM0基准时间单元：0=1s，1=1msSM67.4：同步更新PWM0：0=异步更新，1=同步更新SM67.5：PTO0操作：0=单段操作（周期和脉冲数存在SM存储

11、器中），1=多段操作（包络表存在V存储器区）SM67.6：PTO0/PWM0模式选择：0=PTO，1=PWMSM67.7：PTO0/PWM0有效位：1=有效将3000ms传送到SMW70中，设定脉冲周期将6传送到SMD72中，设定产生了6个脉冲数把中断程序0分配给中断事件1：下降沿，I0.0允许中断按下I0.1正转启动时，把中断程序1分配给中断事件19：PTO0完成中断当按动启动模式或点动正转，反转模式，启用脉冲输出Q0.0，控制脉冲串输出(PTO)和脉宽调制（PWM）的周期和个数。允许中断中断程序0（INT0）中，把16进制数05传送到SMB67，启用脉冲输出Q0.0，分配给中断事件1中。中

12、断程序1（INT1）中，将16进制数87传送到SMB67中，将3000ms传送到SMW70中，设定脉冲周期将6传送到SMD72中，设定产生了6个脉冲数，启用脉冲输出Q0.0，分配给中断事件19中。 结论在这次技师论文中，论述了基于西门子PLC的脉冲量控制系统的设计方法，包括了硬件的选型，软件的设计，步进电机等方面，实现了用脉冲信号输出功能来控制步进电机的平稳和精确的运动。这次的设计在理论的基础上，结合实际工作中的经验和问题，综合起来的成果，对以后的工作中积累了经验。参考文献宋伯生 PLC变成使用指南 机械工业出版社 2007西门子S7-200可编程控制器系统手册 2004徐铁 PLC应用技术 中国劳动社会保障出版社2007宣财鑫 西门子PLC的脉冲控制步进电机技术 计算机应用步进电机、伺服电机及其驱动控制产品手册 2011