1 引言
PLC輸出的集成脈沖可通過步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行定位控制。關(guān)于定位控制，調(diào)節(jié)和控制操作之間存在一些區(qū)別。步進(jìn)電機(jī)不需要連續(xù)的位置控制，而在控制操作中得到應(yīng)用。在以下的程序例子中，借助于CPU214所產(chǎn)生的集成脈沖輸出，通過步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)相對(duì)的位置控制。雖然這種類型的定位控制不需要參考點(diǎn)，本例還是粗略地描述了確定參考點(diǎn)的簡單步驟。因?yàn)閷?shí)際上它總是相對(duì)一根軸確定一個(gè)固定的參考點(diǎn)，因此，用戶借助于一個(gè)輸入字節(jié)的對(duì)偶碼(Dual coding)給CPU指定定位角度。用戶程序根據(jù)該碼計(jì)算出所需的定位步數(shù)，再由CPU輸出相關(guān)個(gè)數(shù)的控制脈沖。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3 硬件配置
如表1所示。
4 軟件結(jié)構(gòu)
4.1 PLC的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)
PLC的部分輸入信號(hào)與輸出信號(hào)，以及標(biāo)志位如表2所示。
4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
PLC的程序框圖如圖2所示。
4.3 初始化
在程序的第一個(gè)掃描周期(SM0.1=1)，初始化重要參數(shù)。選擇旋轉(zhuǎn)方向和解除聯(lián)鎖。
4.4 設(shè)置和取消參考點(diǎn)
如果還沒有確定參考點(diǎn)，那么參考點(diǎn)曲線應(yīng)從按“START”按扭(I1.0)開始。CPU有可能輸出最大數(shù)量的控制脈沖。在所需的參考點(diǎn)，按“設(shè)置/取消參考點(diǎn)”開關(guān)(I1.4)后，首先調(diào)用停止電機(jī)的子程序。然后，將參考點(diǎn)標(biāo)志位M0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”顯示在輸出端Q1.0。
如果I1.4的開關(guān)已激活，而且“定位控制”也被激活(M0.3=1)，則切換到“參考點(diǎn)曲線”參考點(diǎn)曲線。在子程序1中，將M0.3置成0，并取消“定位控制激活”的顯示(Q1.0=0)。此外，控制還為輸出最大數(shù)量的控制脈沖做準(zhǔn)備。當(dāng)再次激活I(lǐng)1.4開關(guān)，便在兩個(gè)模式之間切換。如果此信號(hào)產(chǎn)生，同時(shí)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)，那么電機(jī)就自動(dòng)停止。
實(shí)際上，一個(gè)與驅(qū)動(dòng)器連接的參考點(diǎn)開關(guān)將代替手動(dòng)操作切換開關(guān)的使用，所以，參考點(diǎn)標(biāo)志能解決模式切換。
4.5 定位控制
如果確定了一個(gè)參考點(diǎn)(M0.3=1)而且沒有聯(lián)鎖，那么就執(zhí)行相對(duì)的定位控制。在子程序2中，控制器從輸入字節(jié)IBO讀出對(duì)偶碼方式的定位角度后，再存入字節(jié)MB11。與此角度有關(guān)的脈沖數(shù)，根據(jù)下面的公式計(jì)算:
N=φ/360°×S
式中:N-控制脈沖數(shù)
φ-旋轉(zhuǎn)角度
S-每轉(zhuǎn)所需的步數(shù)
該程序所使用的步進(jìn)電機(jī)采用半步操作方式(S=1000)。在子程序3中循環(huán)計(jì)算步數(shù)，如果現(xiàn)在按“START”按鈕(I1.0)，CPU將從輸出端Q0.0輸出所計(jì)算的控制脈沖個(gè)數(shù)，而且電機(jī)將根據(jù)相應(yīng)的步數(shù)來轉(zhuǎn)動(dòng)，并在內(nèi)部將“電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)”的標(biāo)志位M0.1置成1。
在完整的脈沖輸出之后，執(zhí)行中斷程序0，此程序?qū)0.1置成0，以便能夠再次起動(dòng)電機(jī)。
4.6 停止電機(jī)
按“STOP”(停止)按扭(I1.1)，可在任何時(shí)候停止電機(jī)。執(zhí)行子程序0中與此有關(guān)的指令。
5 程序和注釋
//標(biāo)題:用脈沖輸出進(jìn)行定位控制
//主程序
LD SM0.1
//僅首次掃描周期SM0.1才為1。
R M0.0，128
//MD0至MD12復(fù)位
ATCH 0，19
//把中斷程序0分配給中斷事件19(脈沖串終止)
ENI
//允許中斷
//脈沖輸出功能的初始化
MOVW 500，SMW68
//脈沖周期T=500us
MOVW 0,SMW70
//脈沖寬度為0(脈沖調(diào)制)
MOVD 429496700，SMD72
//為參考點(diǎn)設(shè)定的最大脈沖數(shù)
//設(shè)置逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
LDN M0.1 //若電機(jī)停止
A I1.5 //且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān)=1
S Q0.2，1 //則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(Q0.2=1)
//設(shè)置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
LDN M0.1 //若電機(jī)停止
AN I1.5 //且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān)=0
R Q0.2，1 //則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(Q0.2=0)
//聯(lián)鎖
LD I1.1
//若按“STOP”(停止)按鈕
S M0.2，1 //則激活聯(lián)鎖(M0.2=1)
//解除聯(lián)鎖
LDN I1.1
//若“START”(啟動(dòng))按鈕松開
AN I1.0
//且“STOP”(停止)按鈕松開
R M0.2，1 //則解除聯(lián)鎖(M0.2=0)
//確定操作模式(參考點(diǎn)定位控制)
LD I1.4
//若按“設(shè)置/取消參考點(diǎn)”按鈕
EU //上升沿
CALL 1 //則調(diào)用子程序1
//啟動(dòng)電機(jī)
LD I1.0
//若按“START”(啟動(dòng))按鈕
EU //上升沿
AN M0.1 //且電機(jī)停止
AN M0.2 //且無聯(lián)鎖
AD≥ SMD72，1
//且步數(shù)≥1，則
MOVB 16#85，SMB67
//置脈沖輸出功能(PTO)的控制位
PLS 0 //啟動(dòng)脈沖輸出(Q0.0)
S M0.1，1
//“電機(jī)運(yùn)行”標(biāo)志位置位(M0.1=1)
//定位控制
LD M0.3
//若已激活“定位控制” 操作模式
AN M0.1 //且電機(jī)停止
CALL 2 //則調(diào)用子程序2
//停止電機(jī)
LD I1.1
//若按“STOP”(停止)按鈕
EU //上升沿
A M0.1 //且電機(jī)運(yùn)行，則
CALL 0 //則調(diào)用子程序0
MEND //主程序結(jié)束
//子程序1
SBR 0 //子程序0停止電機(jī)
MOVB 16#CB，SMB67
//激活脈寬調(diào)制
PLS 0 //停止輸出脈沖到Q0.0
R M0.1，1
//“電機(jī)運(yùn)行”標(biāo)志位復(fù)位(M0.1=0)
RET //子程序0結(jié)束
SBR1
//子程序1，“確定操作模式”
LD M0.1 //若電機(jī)運(yùn)行
CALL 0
//則調(diào)用子程序0，停止電機(jī)
//申請(qǐng)“參考點(diǎn)曲線”
LD M0.3
//若已激活“定位控制”，則
R M0.3，1
//參考點(diǎn)標(biāo)志位;復(fù)位(M0.3=0)
R Q1.0，1
//取消“定位控制激活”信息(Q1.0=0)
MOVD 429496700，SMD72
//為新的“參考點(diǎn)曲線”設(shè)定最大的脈沖數(shù)。
CRET
//條件返回到主程序。
//申請(qǐng)“定位控制”
LDN M0.3
//若未設(shè)置參考點(diǎn)(M0.3=0)，則
S M0.3，1
//參考點(diǎn)標(biāo)志位置位(M0.3=1)
S Q1.0，1
//輸出“定位控制激活”信息(Q1.0=1)
RET //子程序1結(jié)束
//子程序2
SBR2 //子程序2，“定位控制”
MOVB IB0，MB11
//把定位角度從IBO拷到MD8的最低有效字節(jié)MB11。
R M8.0，24
//MB8至MB10清零
DIV 9，MD8
//角度/9=q1+r1
MOVW MW8，MW14
//把r1存入MD12
MUL 25，MD8
//q1×25→MD8
MUL 25，MD12
DIV 9，MD12
// r1×25／9= q2+r2
CALL 3
//在子程序3中循環(huán)步數(shù)
MOVW 0，MW12 //刪除r2
+D MD12，MD8
//把步數(shù)寫入MD8
MOVD MD8，SMD72
//把步數(shù)傳到SMD72
RET //子程序2結(jié)束
//子程序3
SBR3 //子程序3，“循環(huán)步數(shù)”
LDW≥MW12，5 //如果r2≥5／9，則
INCW MW14 //步數(shù)增加1。
RET
//子程序3結(jié)束
//中斷程序0，“脈沖輸出終止”
INT0 //中斷程序0
R M0.1，1
//“電機(jī)運(yùn)行”標(biāo)志位復(fù)位(M0.1=0)
RET //子程序0結(jié)束
6 結(jié)束語
通過對(duì)硬件和軟件的合理設(shè)計(jì)，用較為價(jià)廉的西門子S7-200系列PLC作為核心控制部件，構(gòu)成的定位系統(tǒng)能夠達(dá)到精確定位的目的。特別應(yīng)指出的是通過靈活、巧妙的應(yīng)用PLC的指令系統(tǒng)，可使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度定位。
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