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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 摘要第一章 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。第三章 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。第四章 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