西門子S7-400模塊CPU416-3PN/DP

時間：2023-06-12作者：潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司瀏覽：13

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SIMATIC S7-200 SMART (Mao, Dong)

小型可編程控制器 & SMART LINE 精彩系列面板

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西門子S7-200SMART如何畫圓

一、 實驗設(shè)備介紹

(1) 西門子S7-200SMART系列PLC，CPU型號為ST20。

(2) XYZ軸平臺一套，該平臺有三個步進驅(qū)動器，三套電機配合絲桿，在本例子因ST20型號的CPU只支持2軸高速脈沖輸出，所以只驅(qū)動X軸和Y軸。實驗平臺如下圖所示：







注：定義往電機方向移動為正方向，絲桿的邏輯為4mm，步進驅(qū)動的細分設(shè)置為3200個脈沖一轉(zhuǎn)。

CPU輸出端Q0.0和Q0.2分半為X軸的脈沖和方向信號，Q0.1和Q0.7位Y軸的脈沖和放信號，步進驅(qū)動器有PLC的接線圖如下所示：







二、 走圓軌跡算法說明

西門子S7-200SMART系列PLC不支持圓弧插補功能，所以需要自己根據(jù)算法進行計算后分別驅(qū)動X軸和Y軸的移動從而來實現(xiàn)畫圓功能

要驅(qū)動XY軸畫圓，可采用極限逼近法，把畫圓弧變成畫線段，如下圖所示左側(cè)為六等分，角度a=30°，右側(cè)為十二等分，角度a=15°。







從上圖中可以看出，當?shù)冗叾噙呅蔚倪呍蕉鄷r，則多邊形的軌跡就越和圓相近，所以當角度a足夠小時，則得到的多邊形軌跡就越與圓接近。

根據(jù)以析需要完成畫圓功能，我們需要知道“圓心坐標值”、“圓的半徑”、“畫圓的速度”，然后根據(jù)分為三部分來實現(xiàn)：




(1)畫筆移動到圓上

把XY軸分別回原點，回原點后的位置默認為XY平面坐標的原點，然后由原點移動到圓心坐標，如下圖所示1#點為圓心，2#點為圓上點。







設(shè)1#點的坐標為(X1，Y1)，速度為V，則X軸移動的距離為X1，Y軸移動的距離為Y1。根據(jù)勾股定理可計算出原點到圓心的距離“Y(0→1)”、X軸移動速度“VXaxis”和Y軸移動速度“VYaxis” ，計算公式如下所示：







當畫筆到達1#點后，然后Y軸不動，X軸以V的速度移動半徑R的距離到達圓上2#點位置，2#點的坐標為(X2，Y2)




(2)畫筆開始畫圓

畫筆從2#點位置開始移動畫圓，設(shè)下個圓上的點為3#點，坐標為(X3,Y3)，從圓心到3#點和從圓心到2#點的角度為a，如下圖所示：







根據(jù)三角函數(shù)可計算出3#點的坐標(X3，Y3)的值分別為：

X3=Cos(a)*R X1，Y3=Sin(a)*R Y1

根據(jù)勾股定理可計算出XY軸要移動的距離 “Y(2→3)”的值。X軸移動速度“VXaxis”和Y軸移動速度“VYaxis” ，計算公式如下所示：







注：此時X2和Y2為X軸和Y軸的當前位置，X3和Y3為X軸和Y軸要移動的目標位置,速度需要取**值。

同理：當畫筆到達3#點后，角度變?yōu)?a，則對應(yīng)的圓上點為4#點，坐標為(X4，Y4)，如下圖所示：







根據(jù)三角函數(shù)可計算出4#點的坐標(X4，Y4)的值分別為：

X4=Cos(2a)*R X1，Y4=Sin(2a)*R Y1

根據(jù)勾股定理可計算出XY軸要移動的距離 “Y(3→4)”的值。X軸移動速度“VXaxis”和Y軸移動速度“VYaxis” ，計算公式如下所示：







注：此時X3和Y3為X軸和Y軸的當前位置，X4和Y4為X軸和Y軸要移動的目標位置，速度需要取**值。

依次下去，每走完一次后，角度自加一次，當角度值大于360°時，則認為畫圓完成。




三、PLC程序設(shè)計

根據(jù)分析，對于S7-200SMART系列PLC的程序設(shè)計主要分為“運動向?qū)У慕M態(tài)配置”、“初始與會原點程序”、“速度計算程序”、“開始畫圓程序”

(1)初始化和回原點










(2)速度換算程序







(3)畫圓程序







子程序內(nèi)部程序













四、實驗效果展示







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