项目5 S7-1200 PLC控制步进电机与伺服电机

步进电动机工作原理步进电动机定义电机转动一个角度步进电动机是利用电磁铁原理，将脉冲信号转换成线位移或角位移的电机，即每来一个电平脉冲，电机就转动一个角度，最终带动机械移动一小段距离。步进电动机分类通常按励磁方式可以将步进电动机分为三大类：1）反应式：转子无绕组，定转子，开小齿、步距小，其应用最广。2）永磁式：转子的极数等于每相定子极数，不开小齿，步距角较大，转矩较大。3）感应子式(混合式)：开小齿，比永磁式转矩更大、动态性能更好、步距角更小。

步进电动机构成转子定子步进电动机构成步进电动机构成步进电动机步距角步进电机的步距角表示控制系统每发送一个脉冲信号时电机所转动的角度，也可以说，每输入一个脉冲信号电机转子转过的角度称为步距角。步进电动机步距角步进电动机步距角步进电动机的频率控制脉冲频率，可控制步进电机的转速，因为步进电机的转速与施加到步进电机驱动器上的脉冲信号频率成比例关系。电机的转速[r/min]与脉冲频率[Hz]的关系如下（整步模式）：步进电动机的频率步进电动机的选型与应用根据机座号可分为：42BYG(BYG为感应子式步进电机代号）、57BYG、86BYG、110BYG等国际标准，而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。步进电动机的选型与应用步进电动机的选型与应用步进电动机的选型与应用a)b)c)步进电动机的重要特征之一是高转矩、小体积。步进电机驱动器的使用方法步进电机控制属于“开环”控制的范围，使用在定位精度一般的场合，比如机床的进刀、丝杠的定位等。步进电机驱动器的接线示意步进电机驱动器控制系统提供给驱动器的信号（1）步进脉冲信号CP：这是最重要的一路信号，因为步进电机驱动器的原理就是要把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移。控制系统提供给驱动器的信号（2）方向电平信号DIR：此信号决定电机的旋转方向。控制系统提供给驱动器的信号（3）脱机信号PD：此信号为选用信号，并不是必须要用的不同绕组接线的电机与步进电机驱动器的连接（1）步进电机与驱动器可以直接相连。不同绕组接线的电机与步进电机驱动器的连接（2）步进电机与驱动器可以相连，但中间抽头要悬空。不同绕组接线的电机与步进电机驱动器的连接（3）绕组不是独立的电机就不能与步进驱动器相连。不同绕组接线的电机与步进电机驱动器的连接（4）如果是4个绕组，且相互独立，则可以将他们的其中相对的2个绕组两两并联对共阳接法的驱动器要求为负脉冲方式脉冲状态为低电平、无脉冲时为高电平对共阴接法的驱动器要求为正脉冲方式脉冲状态为高电平、无脉冲时为低电平脉冲基本要求以正脉冲为例，CP脉冲宽度一般要求不小于2μSDIR信号起作用时刻换向信号一定要在前一个方向的最后一个CP脉冲结束后以及下一个方向的第一个CP脉冲前发出。步进电动机控制工作台多点定位任务实施任务描述图所示是步进电动机控制工作台实现多点定位，其中工作台是安装在直线丝杠上左右滑行，步进电动机由S7-1200和步进驱动器控制。

任务要求如下：（1）装置设有右限位LS1、原点LS2、左限位LS3，需要设置回零按钮来进行找原点定位。（2）采取绝对定位功能，以原点限位为基准。（3）多点定位设置启动按钮和手动、自动开关。当手动时，可以进行点动正转、反转和回零；当自动时，可以按下多点定位按钮，根据PLC的DB块来设置的绝对位置值进行定位。故障时可以进行复位。

第一步PLCI/O分配与步进控制电路设计第一步PLCI/O分配与步进控制电路设计第一步PLCI/O分配与步进控制电路设计步进驱动器的端子说明如下：（1）步进脉冲PLS：该端子是将控制系统发出的脉冲信号转化为步进电动机的角位移。驱动器每接受一个脉冲信号，就驱动步进电动机旋转一个步距角，PLS的频率和步进电动机的转速成正比，PLS的脉冲个数决定了步进电动机旋转的角度。（2）方向电平DIR：此端子决定电动机的旋转方向。此信号为高电平时，电动机为顺时针旋转；信号为低电平时，电动机则为反方向逆时针旋转。（3）电动机释放ENA：此端子为选用信号，并不是必须要用的，只在一些特殊情况下使用，此端为高电平或悬空不接时，此功能无效，电动机可正常运行，此功能若用户不采用，只需将此端悬空即可。本任务中步进电动机驱动器采用共阴极接法，即将PLS-、DIR-连在一起，与24V电源的GND端相连；PLS+和DIR+分别与PLC的输出相连。第二步工艺对象轴的组态与调试进行工艺对象轴组态之前，先要在PLC的属性中进行PTO设定，即脉冲A和方向B。第二步工艺对象轴的组态与调试这里选用PTO1/PWM1，则脉冲输出为Q0.0、方向输出为Q0.1第二步工艺对象轴的组态与调试第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴TO_PositioningAxis组态第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴TO_PositioningAxis组态第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴TO_PositioningAxis组态选择脉冲发生器为Pulse_1第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴TO_PositioningAxis组态第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴TO_PositioningAxis组态根据实际情况修改第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴TO_PositioningAxis组态第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴TO_PositioningAxis组态第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴TO_PositioningAxis组态加减速度与加减速时间这两组数据，只要定义其中任意一组，系统就会自动计算另外一组数据。第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴TO_PositioningAxis组态第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴的调试第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴的调试第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴的调试第二步工艺对象轴的组态与调试工艺对象轴的调试此时可以根据提示进行点动、定位和回原点调试，为确保调试安全，可以启用“激活加加速度限值”。第三步PLC控制步进程序的编程新建数据块定位1为Place[1]，起始值为10.0（单位mm）；定位2为Place[2]，起始值为30.0（单位mm）；依次类推。第三步PLC控制步进程序的编程FC1编程第三步PLC控制步进程序的编程OB1梯形图编程第三步PLC控制步进程序的编程OB1梯形图编程第三步PLC控制步进程序的编程OB1梯形图编程第三步PLC控制步进程序的编程OB1梯形图编程第三步PLC控制步进程序的编程OB1梯形图编程伺服控制系统基础知识伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服控制五部分：（1）比较环节

比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实现。伺服控制五部分：（2）控制器控制器通常是PLC、计算机或PID控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。伺服控制五部分：（3）执行环节

执行环节的作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作，这里一般指各种电动机、液压、气动伺服机构等。伺服控制五部分：（4）被控对象

机械参数量包括位移、速度、加速度、力、力矩为被控对象。伺服控制五部分：（5）检测环节

检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。伺服控制系统中，伺服电动机是重要的执行环节伺服电动机直流伺服电动机缺点：电枢绕组在转子上不利于散热；绕组在转子上，转子惯量较大，不利于高速响应；电刷和换向器易磨损需要经常维护、限制电动机速度、换向时会产生电火花等交流伺服电动机直流伺服电动机伺服控制系统中，伺服电动机是重要的执行环节交流伺服电动机伺服电动机的通用结构伺服驱动器的结构伺服驱动器的控制模式（1）速度控制模式伺服驱动器的速度控制采取跟变频调速一致的方式进行，即通过控制输出电源的频率来对电动机进行调速。伺服驱动器的控制模式（2）转矩控制模式伺服驱动器转矩控制模式是通过外部模拟量输入来控制伺服电动机的输出转矩。伺服驱动器的控制模式（3）位置控制模式驱动器位置控制模式可以接受PLC或定位模块等运动控制器送来的位置指令信号。V90伺服控制滑台定位运行任务实施任务描述

任务要求如下：1.触摸屏按下回零按钮后，滑台回到原点。2.触摸屏按下启动按钮后，滑台以10.0mm/s的速度从原点移动到距离原点100mm（该数据可以在触摸屏上进行任意设置）处停止，准备钻待加工件；运行过程中按下停止按钮，滑台停止运行。步骤一伺服控制系统电气接线步骤一伺服控制系统电气接线步骤一伺服控制系统电气接线第二步用V-ASSISTANT调试伺服驱动器和伺服电动机设备信息修改步骤二用V-ASSISTANT调试伺服驱动器和伺服电动机设备信息修改“设备信息”窗口，进行设备名和IP地址的更改，比如这里为v90pn和192.168.0.10，其中设备名应与S7-1200程序中的设置一致，否则无法联网。步骤二用V-ASSISTANT调试伺服驱动器和伺服电动机设备信息修改步骤二用V-ASSISTANT调试伺服驱动器和伺服电动机“选择驱动”任务选择速度控制（S）步骤二用V-ASSISTANT调试伺服驱动器和伺服电动机设置参数步骤二用V-ASSISTANT调试伺服驱动器和伺服电动机测试电动机点动步骤二用V-ASSISTANT调试伺服驱动器和伺服电动机报文选择步骤二用V-ASSISTANT调试伺服驱动器和伺服电动机报文STW1的描述步骤二用V-ASSISTANT调试伺服驱动器和伺服电动机报文ZSW1的描述第三步PLC配置与运动控制对象组态伺服V90PN的组网与报文选择步骤三PLC配置与运动控制对象组态伺服V90PN的组网与报文选择步骤三PLC配置与运动控制对象组态伺服V90PN的组网与报文选择HSP导入接口步骤三PLC配置与运动控制对象组态伺服V90PN的组网与报文选择步骤三PLC配置与运动控制对象组态伺服V90PN的组网与报文选择步骤三PLC配置与运动控制对象组态伺服V90PN的组网与报文选择Submodules→标准报文3，PZD-5/9步骤三PLC配置与运动控制对象组态运动控制工艺对象组态步骤三PLC配置与运动控制对象组态运动控制工艺对象组态选择PROFIdrive步骤三PLC配置与运动控制对象组态运动控制工艺对象组态步骤三PLC配置与运动控制对象组态运动控制工艺对象组态步骤三PLC配置与运动控制对象组态运动控制工艺对象组态步骤三PLC配置与运动控制对象组态运动控制工艺对象组态步骤三PLC配置与运动控制对象组态运动控制工艺对象组态步骤三PLC配置与运动控制对象组态运动控制工艺对象组态步骤三PLC配置与运动控制对象组态运动