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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如何驅(qū)動步進走圓軌跡
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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