西門子CPU200CN繼電器模塊

時間：2023-06-06作者：潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司瀏覽：20

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緊湊型CPU	6ES7512-1CK01-0AB0	CPU 1512C-1 PN,  250 KB程序，1 MB數(shù)據(jù)；48 ns；集成2x PN接口；集成 32 DI/32 DO, 5 AI/2 AO, 6 HSC@100kHz
	6ES7511-1CK01-0AB0	CPU 1511C-1 PN,  175 KB程序，1 MB數(shù)據(jù)；60 ns；集成2x PN接口；集成 16 DI/16 DO, 5 AI/2 AO, 6 HSC@100kHz

闡述了200smart實現(xiàn)步進(jìn)閉環(huán)控制的方法，以及重要的應(yīng)用注意事項。

在工業(yè)自動化領(lǐng)域當(dāng)中，運動控制一直是PLC應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中的重要組成部分。而步進(jìn)電機由于其性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、運行平穩(wěn)、噪音低等特點，被廣泛應(yīng)用在有精度要求的定位控制場合。對于絕大多數(shù)步進(jìn)控制系統(tǒng)，都使用的是開環(huán)控制，因為控制簡單。有些情況下，增加編碼器的方式，組成步進(jìn)閉環(huán)控制系統(tǒng)，既能降低設(shè)備體積，還可以減少步進(jìn)電機丟步的風(fēng)險，相比伺服系統(tǒng)成本較低。本文以PLC為控制器，結(jié)合編碼器和步進(jìn)電機組成閉環(huán)系統(tǒng)，以供參考。

1.系統(tǒng)硬件組成

因為需要組成步進(jìn)閉環(huán)系統(tǒng)，所以在選取PLC的時候，需要滿足兩個條件，支持脈沖輸出，支持高速計數(shù)器輸入。在這里使用S7-200 SMART ST20，它具有2個100KHz的脈沖輸出，6個高速計數(shù)器，滿足步進(jìn)閉環(huán)控制的性能要求。

步進(jìn)電機使用研控步進(jìn)電機YK57HB76-04A，該電機步距角為1.8°，保持轉(zhuǎn)矩為2.0 N.m。驅(qū)動器使用配套的型號YKE2405M，電流在1.5-4.0A可調(diào)，細(xì)分可在400-40000之間設(shè)置。在本項目中，細(xì)分設(shè)置為1000，即PLC發(fā)送1000個脈沖，電機旋轉(zhuǎn)一圈。

由于閉環(huán)的需要，需要使用一款編碼器，這里選取歐姆龍的增量編碼器E6B2-C6C 1000P/R 3M，其分辨率為1000脈沖/圈，將其直接安裝在步進(jìn)電機的輸出軸上。

綜上所述，那么我們可以得到該步進(jìn)控制系統(tǒng)的關(guān)系：PLC發(fā)送一千個脈沖，步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)一圈，編碼器也旋轉(zhuǎn)一圈。

為了較好的發(fā)送脈沖的輸入指令，通常使用觸摸屏。觸摸屏輸入脈沖指令，給到PLC，PLC再發(fā)送給步進(jìn)驅(qū)動器，步進(jìn)驅(qū)動器驅(qū)動電機。完成一系列的控制。在實際應(yīng)用的時候，為了操作員的易讀懂、方便度量，通常將輸入的單位轉(zhuǎn)化為毫米。本案使用的是絲桿結(jié)構(gòu)，導(dǎo)程為10mm，即發(fā)送1000脈沖，電機移動10mm。本機以威綸通的觸摸屏MT8051IP作為參數(shù)輸入界面，當(dāng)輸入長度為P時，指令脈沖的數(shù)量為Q = 100P，步進(jìn)電機運轉(zhuǎn)時編碼器的反饋脈沖為F，F(xiàn)=Q?？偟南到y(tǒng)硬件方框圖如圖1示：




圖1 系統(tǒng)硬件方框圖

2.系統(tǒng)主要控制功能

系統(tǒng)控制軟件功能包括長度與指令脈沖換算，位置控制參數(shù)設(shè)定及定位控制，脈沖反饋及閉環(huán)控制，**差處理等




圖2 系統(tǒng)軟件框圖

(1) 運動控制向?qū)?/p>

為了將長度單位與脈沖指令進(jìn)行換算，S7-200 SMART 提供了一個運動向?qū)У墓ぞ?，這個工具可以快速的將工程單位轉(zhuǎn)化成步進(jìn)驅(qū)動器相對應(yīng)的控制脈沖。本案中步進(jìn)的脈沖細(xì)分為1000，導(dǎo)程為10mm，所以在進(jìn)行運動控制向?qū)У臅r候，設(shè)置方法如圖3所示：




圖3 步進(jìn)測量系統(tǒng)

(2) 位置指令參數(shù)設(shè)定

當(dāng)使用運動控制向?qū)гO(shè)置完畢之后，會自從生成對應(yīng)的功能塊，在進(jìn)行定位控制的時候，調(diào)用相對應(yīng)的功能塊即可。需要注意的是，使用**定位運動，需要**行回零的設(shè)置。在進(jìn)行**定位，使用的功能塊是AXIS0_GOTO，在進(jìn)行位置控制的時候，設(shè)置好位置數(shù)據(jù)，觸發(fā)V2100.7則可以進(jìn)行定位控制。




圖4 AXIS0_GOTO功能塊

(3) 編碼器閉環(huán)反饋系統(tǒng)

對于編碼器的閉環(huán)反饋，可以使用S7-200 SMART的高速計數(shù)器向?qū)?，來完成相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，在進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置的時候，需要確定好對應(yīng)的高速計數(shù)器的模式。通常有四種類型的高速計數(shù)器，內(nèi)部方向高速計數(shù)器、外部方向高速計數(shù)器、加減雙相高速計數(shù)器、AB正交高速計數(shù)器，這四種類型根據(jù)是否有復(fù)位功能又有所不同。本案使用模式1，帶有內(nèi)部方向控制的單相增/減計數(shù)器。使用復(fù)位輸入。




圖5 高速計數(shù)器向?qū)?/p>

當(dāng)進(jìn)行運動控制的時候，使用高速計數(shù)器的返回值與AXIS0_GOTO的當(dāng)前位置值進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時候，證明沒有丟步，當(dāng)反饋值小于AXIS0_GOTO的位置值，則可能發(fā)生丟步的情況，需要進(jìn)行補償，通常會設(shè)置一定的容差范圍，當(dāng)大于容查的時，則不再進(jìn)行補償，需要進(jìn)行報警處理，檢查**出容差的原因。











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