步进电机及其控制

1、天 津 中 德 职 业 技 术 学 院Tianjin Sino-German Vocational Technical College 步进电机及其控制制作：王守志时间：2014.02一、步进电动机系统？一、步进电动机系统？一、步进电动机系统？一、步进电动机系统？Kinco三相步进电动机3S57Q-04056Kinco 3M458步进电机驱动器一、步进电动机系统？一、步进电动机系统？一、步进电动机系统？一、步进电动机系统？3S57Q三相步进电动机技术参数：歨距角：1.8相电流：5.8A保持扭矩：1.0Nm阻尼扭矩：0.04Nm电机惯量：0.3kg.cm23S57Q三相步进电动机接线：一、步进电

2、动机系统？一、步进电动机系统？3M458步进电机驱动器参数：输出相电流：3.0-5.8A供电电压：直流24-40V控制信号输入电流:6-20mA一、步进电动机系统？一、步进电动机系统？ON 1 2 3 4 5 6 7 83M458步进电机驱动器设定： 在驱动器侧面连接端子中间有一个红色的八位DIP功能设定开关，可以用来设定驱动器的工作方式和工作参数。开关序号开关序号ONON功能功能OFFOFF功能功能DIP1-DIP3细分设置用DIP4静态电流全流静态电流半流DIP5-DIP8输出电流大小设置用DIP1DIP2DIP3细分细分ONONON400ONONOFF500ONOFFON600ONOFF

3、OFF1000OFFONON2000OFFONOFF4000OFFOFFON5000OFFOFFOFF10000DIP5DIP6DIP7DIP8输出输出电流电流ONONONON3ONONONOFF4ONONOFFOFF4.6ONOFFOFFOFF5.2OFFOFFOFFOFF5.8一、步进电动机系统？一、步进电动机系统？3M458步进电机驱动器接线：一、步进电动机系统？一、步进电动机系统？步进电动机系统设定参数：驱动器设定为：10000脉冲/转电机驱动电流设定为：5.2A步进电机传动组件采用同步齿轮和同步带传动，同步齿轮轮距为5mm，共11个齿，即步进电机旋转一周机械手装置位移55mm,则脉冲

4、当量为0.0055mm二、二、S7-200S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出 S7-200 CPU22x系列PLC设有两个PTO/PWM发生器，一个发生器分配给输出端Q0.0，另一个分配给Q0.1。二、二、S7-200S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出（PTO）(1)输出脉冲的周期以以s s或或msms为增量单位，变化范围分别是10-65 535s或2-65 535ms。(2)如果周期小于两个时间单位，周期被默认为两个时间单位。如果指定的脉冲数为0，则脉冲数默认为1。(3)PTO功能允许多个脉冲串排队输出，从而形成流水线。流水线分为两种：单段流水线和多段流水线。二、二、S7-20

5、0S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出（PTO） 单段流水线是指流水线中每次只能存储一个脉冲串的控制参数，初始PTO段一旦起动，必须按照对第二个波形的要求立即刷新特殊存储器，并再次执行PLS指令，在第一个脉冲串完成后，第二个脉冲串输出立即开始，重复这一步骤可以实现多个脉冲串的输出。 多段流水线是指在变量存储区V建立一个包络表（包络表Profile是一个预先定义的横坐标为位置、纵坐标为速度的曲线，是运动的图形描述）。包络表存放每个脉冲串的参数，执行PLS指令时，S7200 PLC自动按包络表中的顺序及参数进行脉冲串输出。二、二、S7-200S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出

6、（PTO） 包络表中每段脉冲串的参数占用8个字节，由一个16位周期值（2字节）、一个16位周期增量值（2字节）和一个32位脉冲计数值（4字节）组成。从包络表起始地址的字节偏移段说 明VBn 总段数（1255）；数值0产生非致命错误，无PTO输出VBn+1段1初始周期（2至65 535个时基单位）VBn+3每个脉冲的周期增量（符号整数：-32 768至32 767个时基单位）VBn+5脉冲数（1至4 294 967 295）VBn+9段2初始周期（2至65535个时基单位）VBn+11每个脉冲的周期增量（符号整数：-32 768至32 767个时基单位）VBn+13脉冲数（1至4 294 967

7、 295）VBn+17段3初始周期（2至65 535个时基单位）VBn+19每个脉冲的周期增量值（符号整数：-32 768至32 767个时基单位）VBn+21脉冲数（1至4 294 967 295）二、二、S7-200S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出（PTO）Q0.0Q0.1说 明寄存器名SM66.4 SM76.4PTO包络由于增量计算错误异常终止 0：无错1：异常终止脉冲串输出状态寄存器SM66.5 SM76.5PTO包络由于用户命令异常终止 0：无错；1：异常终止SM66.6 SM76.6PTO流水线溢出 0：无溢出；1：溢出SM66.7 SM76.7PTO空闲 0：运行中

8、； 1：PTO空闲SM67.0 SM77.0 PTO/PWM刷新周期值 0：不刷新；1 ：刷新PTO/PWM输出控制寄存器SM67.1 SM77.1 PWM刷新脉冲宽度值 0 ：不刷新；1：刷新SM67.2 SM77.2 PTO刷新脉冲计数值 0 ：不刷新；1：刷新SM67.3 SM77.3 PTO/PWM时基选择0 ：1 s； 1：1ms二、二、S7-200S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出（PTO）Q0.0Q0.1说 明寄存器名SM67.4SM77.4PWM更新方法 0 ：异步更新； 1：同步更新PTO/PWM输出控制寄存器SM67.5SM77.5 PTO操作 0 ：单段操作；

9、 1：多段操作SM67.6SM77.6 PTO/PWM模式选择0 ：选择PTO 1：选择PWMSM67.7SM77.7 PTO/PWM允许 0：禁止； 1 ：允许SMW68SMW78PTO/PWM周期时间值（范围：2至 65 535）周期值设定寄存器SMW70SMW80PWM脉冲宽度值（范围：0至65 535）脉宽值设定寄存器SMD72SMD82PTO脉冲计数值（范围：1至4 294 967 295）脉冲计数值设定寄存器SMB166SMB176段号（仅用于多段PTO操作），多段流水线PTO运行中的段的编号多段PTO操作寄存器SMW168SMW178包络表起始位置，用距离V0的字节偏移量表示（仅

10、用于多段PTO操作）二、二、S7-200S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出（PTO）PLSENQ0.X 当使能端输入有效时， PLC首先检测为脉冲输出位（X）设置的特殊存储器位，然后激活由特殊存储器位定义的脉冲操作。二、二、S7-200S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出（PTO）实例 假定脉冲串通过Q0.0输出。脉冲串输出时，先输出6个脉冲周期为500 ms的脉冲串后，自动更新为输出6个脉冲为1 000 ms的脉冲串，然后再输出6个脉冲周期为500 ms的脉冲串，不断循环输出。使用I0.0上升沿起动脉冲串输出，使用I0.1上升沿停止脉冲串输出。二、二、S7-200S7-

11、200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出（PTO）实例/I0.0上升沿，复位输出/调用PTO设置子程序/I0.1上升沿，禁止所有中断，停止脉冲串输出PTO脉冲串输出主程序二、二、S7-200S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出（PTO）实例图 PTO脉冲输出初始化子程序/设置PTO0控制字/设置周期时间为500ms /设置脉冲数为6 /定义中断程序0处理PTO0中断事件/全局中断允许/激活PTO0操作，PLS0由Q0.0输出二、二、S7-200S7-200高速脉冲输出高速脉冲输出脉冲串输出（PTO）实例图 改变PTO输出脉冲周期的中断程序/若当前周期为1000ms /则设置周期为50

12、0ms/激活PTO0，输出500ms周期的脉冲/中断返回/若当前周期为500ms /则设置周期为1000ms /激活PTO0，输出1000ms周期的脉冲/中断返回 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向导设置（略）操作：工具位置控制向导三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向导设置（略）操作：选择PTO 下一步三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向导设置（略）操作：设定最高与最低速度下一步三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向导设置（略）操作：设定最高（90000）与最低速度（600）下一步三、三、S7-20

13、0PTOS7-200PTO控制控制PTO向导设置（略）操作：设定加速（1500）与减速速度（200）下一步三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向导设置（略） 该界面要求设定操作模式、1个步的目标速度、结束位置等步的指标，以及定义这一包络的符号名。操作：绘制包络新包络三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向导设置（略）按上述方法将上表中上3个位置数据输入包络中去三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向导设置（略）三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制PTO向导设置（略）三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制

14、PTO向导设置（略）三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向导生成的项目组件 运动包络组态完成后，向导会为所选的配置生成四个项目组件（子程序），分别是：PTOx_CTRL子程序（控制）、PTOx_RUN子程序（运行包络），PTOx_LDPOS 和PTOx_MAN子程序（手动模式）子程序。一个由向导产生的子程序就可以在程序中调用三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向导生成的项目组件1. PTOx_CTRL子程序：（控制）启用和初始化PTO输出。请在用户程序中只使用一次，并且请确定在每次扫描时得到执行。即始终使用SM0.0作为EN的输入，如图所示。三、

15、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向导生成的项目组件输入参数： I_STOP（立即停止）输入（BOOL型）：当此输入为低时，PTO功能会正常工作。当此输入变为高时，PTO立即终止脉冲的发出。 D_STOP（减速停止）输入（BOOL型）：当此输入为低时，PTO功能会正常工作。当此输入变为高时，PTO会产生将电机减速至停止的脉冲串。 输出参数 Done(“完成”)输出（BOOL型）：当“完成”位被设置为高时，它表明上一个指令也已执行。 Error（错误）参数（BYTE型）：包含本子程序的结果。当“完成”位为高时，错误字节会报告无错误或有错误代码的正常完成。 C_Pos（DWO

16、RD型）：如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，此参数包含以脉冲数表示的模块当前位置。否则，当前位置将一直为0。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向导生成的项目组件2.PTOx_RUNPTOx_RUN子程序（运行包络）子程序（运行包络）：命令 PLC 执行存储于配置包络表的指定包络运动操作。运行这一子程序的梯形图如下图所示。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向导生成的项目组件输入参数： EN位：子程序的使能位。在“完成”（Done）位发出子程序执行已经完成的信号前，应使 EN 位保持开启。 START 参数（BOOL型）：包络的执行的启

17、动信号。对于在START参数已开启，且PTO当前不活动时的每次扫描，此子程序会激活PTO。为了确保仅发送一个命令，一般用上升沿以脉冲方式开启START参数。 Abort（终止）命令（BOOL型）：命令为 ON 时位控模块停止当前包络，并减速至电机停止。 Profile（包络）（BYTE型）：输入为此运动包络指定的编号或符号名。 输出参数 Done（完成）（BOOL型）：本子程序执行完成时。输出ON。 Error（错误）（BYTE型）：输出本子程序执行的结果的错误信息。无错误时输出0。 C_Profile（BYTE型）：输出位控模块当前执行的包络。 C_Step（BYTE型）：输出目前正在执行的

18、包络步骤。 C_Pos（DINT型）：如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，则此参数包含以脉冲数作为模块的当前位置。否则，当前位置将一直为0。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向导生成的项目组件3. PTOx_LDPOSPTOx_LDPOS指令（装载位置）指令（装载位置）：改变PTO脉冲计数器的当前位置值为一个新值。可用该指令为任何一个运动命令建立一个新的零位置。图7-38是一个使用PTO0_LDPOS指令实现返回原点完成后清零功能的梯形图。 三、三、S7-200PTOS7-200PTO控制控制使用位控向导生成的项目组件输入参数： EN位：子程序的使能位。在“完成

19、”（Done）位发出子程序执行已经完成的信号前，应使 EN 位保持开启。 START（BOOL型）：装载启动。接通此参数，以装载一个新的位置值到PTO脉冲计数器。在每一循环周期，只要START参数接通且PTO当前不忙，该指令装载一个新的位置给PTO脉冲计数器。若要保证该命令只发一次，使用边沿检测指令以脉冲触发START参数接通。 New_Pos 参数（DINT型）：输入一个新的值替代C_Pos报告的当前位置值。位置值用脉冲数表示。 输出参数 Done（完成）（BOOL型）：模块完成该指令时，参数 Done ON。 Error（错误）（BYTE型）：输出本子程序执行的结果的错误信息。无错误时输出0。 C_Pos（DINT型）：此参数包含以脉冲数作为模块的当前位置。 三、三、S7-200PTOS7