BasicsOfMotionControlTechnology運動控制技術基礎項目12應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制背景描述

項目12

應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制在實際中對定位精確控制的需求常不亞于對速度的精確控制，比如機加工的時候進給速度對零件的表面質量有著直接的影響，而零件的尺寸精度在很大程度上是取決于定位精度的。對定位控制的要求較高時可采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，但隨之而來的是成本增高。由步進電機的控制特點可知，步進電機的轉速和控制脈沖的頻率成正比，步進電機的轉角和控制脈沖的數量成正比，因此步進電機不但可以進行精確的速度控制，也能實現(xiàn)精準的定位。在步進電機位置控制過程中沒有反饋環(huán)節(jié)，精確的指令和精準的執(zhí)行保證了控制精度，是開環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)精確控制的典范。示范實例：資訊

項目十一的設備中工件送料定位裝置采用三相步進電機驅動，電機型號為3S57Q-04079，配用的步進驅動器可實現(xiàn)400PPR（脈沖/轉）的細分，步進電機正轉速度為375RPM（轉/分鐘），反轉速度為300RPM。步進電機和滾珠絲杠采用減速齒輪連接，減速比為5。滾珠絲杠的導程為8mm，要求每正向進給200mm后后停止或者反向進給100mm后停止，按下停止按鈕則電機立即停止。設備設有正轉啟動按鈕、反轉啟動按鈕以及停止按鈕，采用S7-300PLC進行控制，步進電機、步進驅動器、控制電路按鈕、PLC等元器件已準備好，請根據控制要求完成以下任務：1.確定I/O分配表；2.完成PLC-步進驅動器控制電路圖；3.完成PLC-步進驅動器控制電路連接；4.完成PLC程序編寫；5.完成PLC程序下載并控制步進電機運行。項目12

應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制示范實例：資訊

根據是否有反饋環(huán)節(jié)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)能獲得較好的控制精度，但往往系統(tǒng)比較復雜，成本較高。相比之下，開環(huán)系統(tǒng)如果能保證精確的指令和精準的執(zhí)行，也有可能以較低的成本獲得較高的精度，具有很好的性價比。步進電機能夠以確定的脈沖數量實現(xiàn)確定的轉動角度而實現(xiàn)精確的定位。在步進電機進行位置控制時，控制脈沖的數量與轉過的角度成正比，所以確定所需的脈沖數量是實現(xiàn)定位控制的先決條件。由于設備或機構最終的運動狀態(tài)不一定與步進電機的運動狀態(tài)相同，因此在進行控制脈沖數量的確定時要先把輸出的運動位移轉換為步進電機的轉動角度或旋轉圈數，進而根據步進驅動器細分設置的PPR每圈步數計算得到對應的控制脈沖數量。項目12

應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制示范實例：計劃

序號項目內容時間人員1編制I/O分配表確定所需要的I/O點數并分配具體用途，編制I/O分配表（需提交）5分鐘全體人員2繪制PLC-步進驅動器控制電路圖根據I/O分配表繪制PLC-步進驅動器控制電路圖15分鐘全體人員3連接PLC-步進驅動器控制電路根據電路圖完成PLC-步進驅動器控制電路連接10分鐘全體人員4編寫步進電機位置控制PLC程序根據控制要求編寫步進電機位置控制PLC程序25分鐘全體人員5下載PLC程序運行把控制程序下載到PLC，實現(xiàn)步進電機的速度控制15分鐘全體人員項目12

應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制示范實例：決策

按照工作計劃表，項目小組全體成員共同確定I/O分配表，然后按兩個小組分別實施系統(tǒng)硬件裝調、程序編寫以及調試運行，合作完成任務并提交任務評價表。項目12

應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制示范實例：實施

（一）編制I/O分配表（二）繪制PLC-步進驅動器控制電路圖（三）連接PLC-步進驅動器控制電路（四）編寫PLC程序1.S7-300PLC高速計數的硬件組態(tài)與編程地址2.正反轉控制程序3.位置控制程序（五）下載PLC程序運行項目12

應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制示范實例：檢查

項目分值評分標準檢查情況得分編制I/O分配表101.所有輸入地址編排合理，節(jié)約硬件資源，元件符號與元件作用說明完整，5分；2.所有輸出地址編排合理，節(jié)約硬件資源，元件符號與元件作用說明完整，5分。

繪制PLC-步進驅動器控制電路圖101.電路圖元件齊全，標注正確，5分；2.電路功能完整，布局合理，5分。

連接PLC-步進驅動器控制電路101.安全違章扣10分；2.安裝不達標一項扣2分。

編寫步進電機位置控制PLC程序601.功能正確，程序段合理，30分；2.符號表正確完整，10分；3.絕對地址、符號地址顯示正確，程序段注釋合理，10分。

下載PLC程序運行101.程序下載正確，PLC指示燈正常，5分；2.程序運行操作正確，能實現(xiàn)預定功能，5分。

合計100

項目12

應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制示范實例：評價

表12-4應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制項目自評表

簽名：日期：表12-5應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制項目他評表

簽名：日期：項目12

應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制實踐練習

某設備的工件進給裝置采用兩相步進電機驅動，電機型號為2S86Q-051F6，配用的步進驅動器可實現(xiàn)200PPR（脈沖/轉）的細分，要求步進電機能夠實現(xiàn)正反轉，可分別運行在750RPM（轉/分鐘）和600RPM兩種速度下。步進電機和滾珠絲杠采用減速齒輪連接，減速比為10。滾珠絲杠的導程為10mm，要求每正向進給150mm后后停止或者反向進給100mm后停止，按下停止按鈕則電機立即停止。設備設有正轉啟動按鈕、反轉啟動按鈕、速度選擇按鈕以及停止按鈕。該設備采用S7-300PLC進行控制，步進電機、步進驅動器、控制電路按鈕、PLC等元器件已準備好，請根據控制要求完成以下任務：1.確定I/O分配表；2.完成PLC-步進驅動器控制電路圖；3.完成PLC-步進驅動器控制電路連接；4.完成PLC程序編寫；5.完成PLC程序下載并控制步進電機運行。項目12

應用PLC高速計數功能實現(xiàn)步進電機位置控制擴展提升

某設備的工件傳送轉盤采用兩相步進電機驅動，電機型號為2S86Q-4580，配用的步進驅動器可實現(xiàn)400PPR（脈沖/轉）的細分，要求步進電機能夠實現(xiàn)正反轉切換，正轉速度為300RPM（轉/分鐘），反轉速度375RPM，按下停止按鈕電機停止運行。步進電機和轉盤之間采用減速器連接，減速比為50。要求轉盤正向轉動1/5圈后停止或者反向轉動1/5圈后停止，按下停止按鈕則電機立即停止。設備設有正轉啟動按鈕、反轉啟動按鈕以及停止按鈕。該設備采用S7-300PLC進行控制，步進電機、步進驅動器、控制電路按鈕、P