項(xiàng)目六：電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試

項(xiàng)目六：電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試知識(shí)目標(biāo)1技能目標(biāo)2任務(wù)描述3任務(wù)資訊4任務(wù)實(shí)施5知識(shí)目標(biāo)1

掌握繪制PLC編程的方法；

2掌握高速計(jì)數(shù)器的運(yùn)用；3掌握子程序的調(diào)用方式和局部變量的使用4掌握中斷服務(wù)程序的事件號(hào)及相關(guān)指令技能目標(biāo)具備使用STEP7--Micro/WIN軟件調(diào)試PLC控制系統(tǒng)的能力；具備電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試的能力。任務(wù)描述

要求：在工業(yè)控制應(yīng)用里，機(jī)床在加工過(guò)程中、需要按不同的加工要求，調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度。為保證工件表面質(zhì)量和精度，要求系統(tǒng)具有足夠的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和快速性，使起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速過(guò)程平穩(wěn)迅速。任務(wù)資訊資訊測(cè)量轉(zhuǎn)速和位移的程序子程序的調(diào)用方式和局部變量的使用中斷服務(wù)程序的使用電機(jī)測(cè)速的工作原理：

電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量是通過(guò)測(cè)量電機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為此，用聯(lián)軸器把電機(jī)軸與傳感器(接近開(kāi)關(guān)，光電編碼器等)聯(lián)結(jié)起來(lái)，傳感器能直接反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速。為精確測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，選用1000個(gè)脈沖／因的光電編碼器。光電編碼器是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將軸的角位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字置的傳感器，由光柵盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤(pán)是在一定直徑的回板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的枷峻置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，如圖所示。為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)提供相位差為90。的兩路脈沖信號(hào)A相和B相。此外，還提供一路Z相脈沖。

電機(jī)測(cè)速的工作原理：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，光電編碼器輸出脈沖的頻率也隨之較高，此時(shí)一般計(jì)數(shù)器（一般只有幾十赫茲）就無(wú)能為力了，需用高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。PLC選用AD/DC/繼電器型CPU224，S7-200型CPU均有高速計(jì)數(shù)器功能。測(cè)量方案是

n=60N/1000=0.06N式中：n——轉(zhuǎn)速，r/min;N——1s內(nèi)對(duì)高速計(jì)數(shù)器輸入的脈沖個(gè)數(shù)。

中斷指令概念用于實(shí)時(shí)控制、高速處理、通信和網(wǎng)絡(luò)等復(fù)雜和特殊的控制任務(wù)。中斷就是終止當(dāng)前正在運(yùn)行的程序，去執(zhí)行為立即響應(yīng)的信號(hào)而編制的中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完畢再返回原先被終止的程序并繼續(xù)運(yùn)行。中斷指令中斷指令有4條，包括開(kāi)、關(guān)中斷指令，中斷連接、分離指令。指令格式如表

中斷優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)分組組內(nèi)優(yōu)先級(jí)中斷事件號(hào)中斷事件說(shuō)明中斷事件類(lèi)別I/O中斷

019PTO0脈沖串輸出完成中斷脈沖輸出120PTO1脈沖串輸出完成中斷 20I0.0上升沿中斷外部輸入32I0.1上升沿中斷44I0.2上升沿中斷56I0.3上升沿中斷6110.0下降沿中斷 73I0.1下降沿中斷85I0.2下降沿中斷97I0.3下降沿中斷優(yōu)先級(jí)分組組內(nèi)優(yōu)先級(jí)中斷事件號(hào)中斷事件說(shuō)明中斷事件類(lèi)別通信中斷08通信口0：接收字符通信口009通信口0：發(fā)送完成023通信口0：接收信息完成124通信口1：接收信息完成通信口1125通信口1：接收字符126通信口1：發(fā)送完成定時(shí)中斷010定時(shí)中斷0 定時(shí)111定時(shí)中斷1 221定時(shí)器T32CT=PT中斷定時(shí)器322定時(shí)器T96CT=PT中斷中斷服務(wù)程序舉例例題：編寫(xiě)由I0.1的上升沿產(chǎn)生的中斷事件的初始化程序。分析：查表6-2可知，I0.1上升沿產(chǎn)生的中斷事件號(hào)為2。所以在主程序中用ATCH指令將事件號(hào)2和中斷程序0連接起來(lái)，并全局開(kāi)中斷。程序如圖6-1所示。高速計(jì)數(shù)器與高速脈沖輸出1高速計(jì)數(shù)器的工作模式2高速計(jì)數(shù)器的控制字和狀態(tài)字3高速計(jì)數(shù)器指令的初始化4高速脈沖輸出高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模式（1）單路脈沖輸入的內(nèi)部方向控制加/減計(jì)數(shù)。即只有一個(gè)脈沖輸入端，通過(guò)高速計(jì)數(shù)器的控制字節(jié)的第3位來(lái)控制作加計(jì)數(shù)或者減計(jì)數(shù)。該位=1，加計(jì)數(shù)；該位=0，減計(jì)數(shù)。如圖6-6所示內(nèi)部方向控制的單路加/減計(jì)數(shù)。（2）單路脈沖輸入的外部方向控制加/減計(jì)數(shù)。即有一個(gè)脈沖輸入端，有一個(gè)方向控制端，方向輸入信號(hào)等于1時(shí)，加計(jì)數(shù)；方向輸入信號(hào)等于0時(shí)，減計(jì)數(shù)。如圖6-7所示外部方向控制的單路加/減計(jì)數(shù)。高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)模式（1）兩路脈沖輸入的單相加/減計(jì)數(shù)。即有兩個(gè)脈沖輸入端，一個(gè)是加計(jì)數(shù)脈沖，一個(gè)是減計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)值為兩個(gè)輸入端脈沖的代數(shù)和。如圖6-8所示。

（2）兩路脈沖輸入的雙相正交計(jì)數(shù)。即有兩個(gè)脈沖輸入端，輸入的兩路脈沖A相、B相，相位互差90°（正交），A相超前B相90°時(shí)，加計(jì)數(shù)；A相滯后B相90°時(shí)，減計(jì)數(shù)

。高速計(jì)數(shù)器的工作模式表6-6高速計(jì)數(shù)器的工作模式和輸入端子的關(guān)系及說(shuō)明

HSC編號(hào)及其對(duì)應(yīng)的輸入端子

HSC模式功能及說(shuō)明占用的輸入端子及其功能HSC0I0.0I0.1I0.2×HSC4I0.3I0.4I0.5×HSC1I0.6I0.7I1.0I1.1HSC2I1.2I1.3I1.4I1.5HSC3I0.1×××HSC5I0.4×××0單路脈沖輸入的內(nèi)部方向控制加/減計(jì)數(shù)?？刂谱諷M37.3=0，減計(jì)數(shù)；SM37.3=1，加計(jì)數(shù)。脈沖輸入端×××1×復(fù)位端×2×復(fù)位端起動(dòng)3單路脈沖輸入的外部方向控制加/減計(jì)數(shù)。方向控制端=0，減計(jì)數(shù)；方向控制端=1，加計(jì)數(shù)。脈沖輸入端方向控制端××4復(fù)位端×5復(fù)位端起動(dòng)6兩路脈沖輸入的單相加/減計(jì)數(shù)。加計(jì)數(shù)有脈沖輸入，加計(jì)數(shù)；減計(jì)數(shù)端脈沖輸入，減計(jì)數(shù)。加計(jì)數(shù)脈沖輸入端減計(jì)數(shù)脈沖輸入端××7復(fù)位端×8復(fù)位端起動(dòng)9兩路脈沖輸入的雙相正交計(jì)數(shù)。A相脈沖超前B相脈沖，加計(jì)數(shù)；A相脈沖滯后B相脈沖，減計(jì)數(shù)。A相脈沖輸入端B相脈沖輸入端××10復(fù)位端×11復(fù)位端起動(dòng)高速輸計(jì)數(shù)跪器的敢控制荒字和粗狀態(tài)裕字HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5說(shuō)明SM37.0SM47.0SM57.0

SM147.0

復(fù)位有效電平控制：0=復(fù)位信號(hào)高電平有效；1=低電平有效

SM47.1SM57.1

起動(dòng)有效電平控制：0=起動(dòng)信號(hào)高電平有效；1=低電平有效SM37.2.SM47.2SM57.2

SM147.2

正交計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)速率選擇：0=4×計(jì)數(shù)速率；1=1×計(jì)數(shù)速率SM37.3SM47.3SM57.3SM137.3SM147.3SM157.3計(jì)數(shù)方向控制位：0=減計(jì)數(shù)1=加計(jì)數(shù)SM37.4SM47.4SM57.4SM137.4SM147.4SM157.4向HSC寫(xiě)入計(jì)數(shù)方向：0=無(wú)更新1=更新計(jì)數(shù)方向SM37.5SM47.5SM57.5SM137.5SM147.5SM157.5向HSC寫(xiě)入新預(yù)置值：0=無(wú)更新1=更新預(yù)置值SM37.6SM47.6SM57.6SM137.6SM147.6SM157.6向HSC寫(xiě)入新當(dāng)前值：0=無(wú)更新1=更新當(dāng)前值SM37.7SM47.7SM57.7SM137.7SM147.7SM157.7HSC允許：0=禁用HSC1=啟用HSC定義了計(jì)數(shù)器和工作模式之后，還要設(shè)置高速計(jì)數(shù)器的有關(guān)控制字節(jié)。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器均有一個(gè)控制字節(jié)，它決定了計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)允許或禁用，方向控制（僅限模式0、1和2）或?qū)λ衅渌Ｊ降某跏蓟?jì)數(shù)方向，裝入當(dāng)前值和預(yù)置值。

高速扣計(jì)數(shù)牛器的遭控制悟字和訂狀態(tài)雜字每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有一個(gè)狀態(tài)字節(jié)，狀態(tài)位表示當(dāng)前計(jì)數(shù)方向以及當(dāng)前值是否大于或等于預(yù)置值。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器狀態(tài)字節(jié)的狀態(tài)位如表6-8所示。狀態(tài)字節(jié)的0-4位不用。監(jiān)控高速計(jì)數(shù)器狀態(tài)的目的是使外部事件產(chǎn)生中斷，以完成重要的操作

HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5說(shuō)明SM36.5SM46.5SM56.5SM136.5SM146.5SM156.5當(dāng)前計(jì)數(shù)方向狀態(tài)位：0=減計(jì)數(shù)；1=加計(jì)數(shù)SM36.6SM46.6SM56.6SM136.6SM146.6SM156.6當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值狀態(tài)位：0=不相等；1=等于SM36.7SM46.7SM56.7SM136.7SM146.7SM156.7當(dāng)前值大于預(yù)設(shè)值狀態(tài)位：0=小于或等于；1=大于高速家計(jì)數(shù)蹄器指稅令每個(gè)繼高速迷計(jì)數(shù)匯器都喚有一湊個(gè)32位當(dāng)固前值摘和一哄個(gè)32位預(yù)使置值濕，當(dāng)辣前值蛙和預(yù)悉設(shè)值喜均為碼帶符桿號(hào)的早整數(shù)佳值。票要設(shè)匹置高葬速計(jì)諸數(shù)器雹的新胖當(dāng)前堅(jiān)值和燙新預(yù)挑置值麥，必劑須設(shè)蕉置控功制字殲節(jié)執(zhí)行HD藝EF指令婚之前路，必座須將順高速絨計(jì)數(shù)施器控化制字帖節(jié)的克位設(shè)剝置成欺需要滴的狀暑態(tài)，梅否則殺將采聾用默執(zhí)認(rèn)設(shè)舅置。執(zhí)行HS多C指令蠟時(shí)，CP南U檢查滅控制梯字節(jié)趁和有最關(guān)的想當(dāng)前誓值和伐預(yù)置做值。高速嗓計(jì)數(shù)粉器指雪令的侍初始遙化用首程次掃防描時(shí)殲接通府一個(gè)愁掃描觀周期灶的特溉殊內(nèi)研部存嘗儲(chǔ)器SM冰0.隆1去調(diào)旨用一性個(gè)子峽程序績(jī)，完俗成初失始化火操作俗。在初亞始化卷的子洪程序斯中，著根據(jù)閣希望覽的控杠制設(shè)舌置控匙制字駛（SM備B3衫7、SM躁B4蔽7、SM鎮(zhèn)B1睡37、SM貸B1爭(zhēng)47、SM倆B1素57）。執(zhí)行HD蔽EF指令游，設(shè)肉置HS狐C的編岡號(hào)（0-鍬5），漁設(shè)置頂工作竭模式油（0-裂11）。船如HS緩C的編節(jié)號(hào)設(shè)結(jié)置為1，工物作模今式輸路入設(shè)研置為11，則琴為既罰有復(fù)杜位又橫有起元?jiǎng)拥膿粽稽h計(jì)數(shù)汽工作塵模式達(dá)。用新梁的當(dāng)姓前值慣寫(xiě)入32位當(dāng)見(jiàn)前值掙寄存彼器（SM勤D3喂8，SM饒D4番8，SM景D5著8，SM于D1丈38，SM焦D1北48，SM犧D(zhuǎn)1酷58）。紗如寫(xiě)技入0，則占清除塑當(dāng)前青值，冤用指吳令MO待VD裳0，SM拼D4槐8實(shí)現(xiàn)艘。用新禿的預(yù)織置值煉寫(xiě)入32位預(yù)蓄置值血寄存踏器（SM杠D4鵲2，SM逮D5摧2，SM訂D6聾2，SM損D1窩42，SM脾D1遍52，SM生D1漆62）。為了糾捕捉泉當(dāng)前杏值等叫于預(yù)樓置值歲的事犯件，舉將條省件CV遺=P寇V中斷灑事件松（事抬件13）與薦一個(gè)訊中斷借程序旅相聯(lián)呢系。為了攝捕捉信計(jì)數(shù)將方向蓄的改棕變，哨將方在向改及變的杰中斷殃事件稻（事暴件14）與草一個(gè)鳴中斷逗程序抵相聯(lián)弓系。為了茄捕捉疾外部花復(fù)位畫(huà)，將公外部滅復(fù)位塑中斷深事件袋（事閉件15）與膛一個(gè)炊中斷通程序豆相聯(lián)穿系執(zhí)行刊全局翠中斷脆允許痕指令幫（EN董I）允跟許HS噸C中斷材。執(zhí)行HS真C指令秤使S7哄-2索00對(duì)高藏速計(jì)提數(shù)器寫(xiě)進(jìn)行旋編程碗。結(jié)束撲子程風(fēng)序。高速黑脈沖外輸出脈沖輸出（PLS）指令功能為：使能有效時(shí)，檢查用于脈沖輸出（Q0.0或Q0.1）的特殊存儲(chǔ)器位（SM），然后執(zhí)行特殊存儲(chǔ)器位定義的脈沖操作

每個(gè)PTO/PWM發(fā)生器都有：一個(gè)控制字節(jié)（8位）、一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)值（無(wú)符號(hào)的32位數(shù)值）和一個(gè)周期時(shí)間和脈寬值（無(wú)符號(hào)的16位數(shù)值）。這些值都放在特定的特殊存儲(chǔ)區(qū)（SM），如表6-12所示。執(zhí)行PLS指令時(shí)，S7-200讀這些特殊存儲(chǔ)器位（SM），然后執(zhí)行特殊存儲(chǔ)器位定義的脈沖操作，即對(duì)相應(yīng)的PTO/PWM發(fā)生器進(jìn)行編程。PW寫(xiě)M的使什用舉鋪例例題奧：設(shè)秘計(jì)程虹序，亦從PL憐C的Q0頂.0輸出金高速夸脈沖矩。該翁串脈冷沖脈或?qū)挼谋跏汲贾禐?.幼1s，周侵期固飄定為1s，其設(shè)脈寬跨每周徑期遞框增0.益1s，當(dāng)莊脈寬梯達(dá)到爭(zhēng)設(shè)定修的0.孕9s時(shí)，兵脈寬弓改為襖每周譜期遞默減0.刃1s，直脊到脈股寬減殘為0。以年上過(guò)貴程重尺復(fù)執(zhí)伸行分析：因?yàn)槊總€(gè)周期都有操作，所以須把Q0.0接到I0.0，采用輸入中斷的方法完成控制任務(wù)，并且編寫(xiě)兩個(gè)中斷程序，一個(gè)中斷程序?qū)崿F(xiàn)脈寬遞增，一個(gè)中斷程序?qū)崿F(xiàn)脈寬遞減，并設(shè)置標(biāo)志位，在初始化操作時(shí)使其置位，執(zhí)行脈寬遞增中斷程序，當(dāng)脈寬達(dá)到0.9s時(shí)，使其復(fù)位，執(zhí)行脈寬遞減中斷程序。在子程序中完成PWM的初始化操作，選用輸出端為Q0.0，控制字節(jié)為SMB67，控制字節(jié)設(shè)定為16#DA（允許PWM輸出，Q