1、PLC 与电机控制技术第六组: 指导教师：高晓霞组长：崔明阳组员：马立业 穆建军 张天雷 张美山 小组分工：程序设计：张美山 穆建军接 线：崔明阳 调 试：张天雷Word 编写：马立业2011 年 12 月 12 日项目八:行车机构控制系统【项目功能】本站的功能是完成向输送辊床站(2号站)输送汽车模型，系统分为机械抓手和直线位移位置精确控制两部分，系统上电后，先执行回原点操作，当到达原点位置后，若系统启动，上料站物料台（1 号站）检测传感器检测到有汽车模型时，机械抓手抓取汽车模型按设定的距离送往输送滚床站，辊床输送站传感器检测到有物料信号时，机械抓手返回原点，等待执行下一周期动作；采用单片机控
2、制的显示模块可精确显示伺服移动的距离、步进电机所走步数等。行车机械手站的组成:步进电机 伺服电机涡轮蜗杆减速箱齿轮齿条平行气夹限位开关滚丝杠直线导轨工业铝型材1、步进电机：用来驱动滚珠丝杠旋转带动气动手爪上下移动。根据 PLC 发出的脉冲数量实现升降精确定位。2、伺服电机：用来驱动涡轮蜗杆减速机带动齿轮在齿条上旋转，达到行车左右移动的功能。根据 PLC 发出的脉冲数量实现行车精确定位。3、限位开关：用于行车左右移动限位，提升上下运动限位。当碰到限位开关后，运动停止同时给 PLC 发出一个限位信号。【知识点和技能点】1、工业用步进机的基本结构和工作原理。2、西门子 PLC 对步进电机的控制方法3
3、、掌握步进电机与步进、伺服电机驱动器的接线方法以及 PLC 与步进电机驱动器的接线方法。4、掌握 PLC 高频脉冲的控制方法5、伺服电机的基本结构和工作原理6、西门子 PLC 对伺服电机的控制方法7、具有利用 PLC 实现对步进机。伺服电机位置控制的能力【项目知识准备】一、步进机的分类、基本结构和工作原理（一）定义：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。一般电动机是连续旋转的，而步进电机的转动是一步一步进行的。每输入一个脉冲电信号，步进电机就转动一个角度。通过改变脉冲频率和数量，即可实现调速和控制转动的角位移大小，具有较高的定位精度，其最小步距角可达 0.75，转动、停止、反转反应灵敏
4、、可靠。在开环数控系统中得到了广泛的应用（二）步进机的分类永磁式步进电机反应式步进电机混合式步进电机1、永磁式步进电机：特点：（1）一般为二相，（2）转矩和体积较小，（3）步进角一般为 7.5或 15。2、反应式步进电机：特点：（1）一般为三相，（2）可实现大转矩输出，（3）步距角一般为 1.5，（4）噪声和振动很大。3、混合式步进电机：混合了永磁式和反应式的优点特点：（1）它又分为两相和五相。（2）两相步距角一般为 1.8，而五相步距角一般为 0.72。(三)步进机的基本结构和工作原理1、三相反应式步进电机的结构和工作原理定子：定子的每对极上都绕有一对绕组，构成一相绕组，共三相称为 A、B、
5、C 三相。在定子磁极和转子上都开有齿分度相同的小齿，采用适当的齿数配合，当 A 相磁极的小齿与转子小齿一一对应时，B 相磁极的小齿与转子小齿相互错开 1/3 齿距，C 相则错开 2/3 齿距。如图所示 结论：（1）电机的位置由绕组通电的次数（脉冲 数）有关；（2）步进机的速度与绕组的通电频率有关 ；（3）步进机的方向由绕组 通电的顺序决定2、步进机的基本参数（1）电机固有步距角：它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，这个步距角可以称之为“电机固有步距角” 。步进电机的相数是指电机内部的线圈组数。常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。PLC 直接
6、控制步进电机 使用 PLC 直接控制步进电机时，可使用 PLC产生控制步进电机所需要的各种时序的脉冲。例如三相步进电机可采用三种工作方式：三相单三拍三相双三拍三相单六拍 二、西门子 PLC 与步进电机驱动器控制步进电机（一）步进机驱动器特点：（1）步进电机驱动器采用超大规模的硬件集成电路，具有高度的抗干扰性以及快速的响应性，不易出现死机或丢步现象。（2）使用步进电机驱动器控制步进电机，可以不考虑各相的时序问题（由驱动器处理） ，只要考虑输出脉冲的频率（控制驱动器 PUL 端） ，以及步进电机的方向（控制驱动器的 DIR 端） 。（3）使用步进电机驱动器时，往往需要较高频率的脉冲。（二）PLC
7、高频脉冲输出的控制过程（CPU313C2DP）1、PLC 高频脉冲输出通道（1）数量：3 个（2）位置：位于 CPU 313C2DP 集成数字量输出点首 位字节的最低三位：Q124.0、Q124.1、Q124.2注意：1)这三位在通常情况下可以作为普通的数字量输出点来使用。2)在需要高频脉冲输出时，可通过硬件设置将这三位作为高频脉冲输出通道来使用。通道号为 0 通道、1 通道、2 通道。（地址用户可根据需要自行修改，通道号为固定值，用户不能自行修改）3)每个通道都可输出最高频率为2.5kHz（周期为 0.4ms）的高频脉冲4）每个通道都有自己的硬件控制门：0 通道：I124.2；1 通道：I1
8、24.5；2 通道：I125.0 修改地址后:0 通道：I0.2；1 通道：I0.5；2 通道：I1.01）硬件设置计数器属性：通道：0、1、2工作模式：五种。要在通道中产生高频脉冲，必须选择最后一种工作模式：脉宽调制简述：作为高频脉冲输出时，最大频率为2.5kHz；进行高速计数或频率测量时，最大频率可达 30kHz。设置脉冲参数（脉宽调制选项卡）输出格式：每密尔：输出格式取值范围 01000;S7 模拟量值：输出格式取值范围027648注意：输出格式的取值在调用 SFB49时设置，这一设置的取值会影响到输出脉冲的占空比。时基：（1ms、0.1ms）用户可根据需要选择合适的时基。一般要产生较高频率的脉冲，可选择较短的时基（0.1ms）.接通延时时间值：当控制条件成立时，对应通道将延时指定时间后输出高频脉冲。延时时间设置值时基（取值范围065535）
