LC与步进电机的运动控制(I)

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1、S7-200PLC、变频器与触摸屏综合应用多媒体教学光盘主讲教师：阳胜峰第5讲PLC与步进电机的运动控制一、运动小车装置介绍二、运动控制与步进电机三、光栅尺四、基于PLC与步进电机的小车自动往返控制五、基于PLC与步进电机的位置闭环控制一、运动小车装置介绍二、运动控制与步进电机1、运动控制（1）运动控制系统简介运动控制系统是一门有关如何对物体位置和速度进行精密控制的技术，典型的运动控制系统由三部分组成：控制部分、驱动部分和执行部分。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器，它是把控制系统发出的脉冲信号，加以放大以驱动步进电机。步进电机的转速与脉冲信号

2、的频率成正比，控制步进电机脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位。（2）常用术语步进角：每输入一个电脉冲信号时转子转过的角度称为步进角。步进角的大小可直接影响电机的运行精度。整步：最基本的驱动方式，这种驱动方式的每个脉冲使电机移动一个基本步矩角。例如：标准两相电机的一圈共有200个步矩角，则整步驱动方式下，每个脉冲使电机移动1.8°。半步：在单相激磁时，电机转轴停至整步位置上，驱动器收到下一个脉冲后，如给另一相激磁且保持原来相继续处在激磁状态，则电机转轴将移动半个基本步矩角，停在相邻两个整步位置的中间。如此循环地对两相线圈进行单相然后两相

3、激磁，步进电机将以每个脉冲半个基本步矩角的方式转动。细分：细分就是指电机运行时的实际步矩角是基本步矩角的几分之一。如：驱动器工作在10细分状态时，其步矩角只为电机固有步矩角的十分之一，也就是说：当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°，而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18°。细分功能完全是由驱动器靠精度控制电机的相电流所产生的，与电机无关。2、步进电机（1）步进电机的选型a、驱动器的电流。电流是判断驱动器能力大小的依据，是选择驱动器的重要指标之一，通常驱动器的最大额定电流要略大于电机的额定电流，通常驱动器有2.0、35

4、、6.0和8.0A。b、驱动器的供电电压。供电电压是判断驱动器升速能力的标志，常规电压供给有24V（DC）、40V（DC）、60V（DC）、80V（DC）、110V（AC）、220V（AC）等。c、驱动器的细分。细分是控制精度的标志，通过增大细分能改善精度。步进电机都有低频振荡的特点，如果电机需要工作在低频共振区工作，细分驱动器是很好的选择。此外，细分和不细分相比，输出转矩对各种电机都有不同程度的提升。（2）步进电机驱动器本系统中采用两相混合式步进电机驱动器YKA2404MC细分驱动器，其外形如图所示。（3）步进电机驱动器的端子与接线（4）．步进电机驱动器的细分设定YKA2

5、404MC步进电机驱动器共有6个细分设定开关。三、光栅尺光栅尺是用来检测位移的元件，下面以型号为KA-300为例介绍光栅尺的使用。该光栅尺输出信号为脉冲信号，通过PLC对该高速脉冲进行高速计数即可实现位移的检测。KA-300光栅尺的参数，该光栅尺在物理位置上有三个Z相脉冲输出点，相临两点的距离为50mm，Z相每发出一个脉冲，A相或B相就发出2500个脉冲。可通过A相与B相的超前与滞后来分析物体运行的方向。通过PLC对A相或B相的脉冲计数就可以计算出物体所在的位置。A相、B相正交脉冲与Z相脉冲波形图如图所示，在该图中，A相脉冲超前于B相脉冲。光栅尺与PLC按如图进行连接。四、

6、基于PLC与步进电机的小车自动往返控制项目一：步进电机正反转控制用S7-200PLC控制步进电机正转与反转。把步进电机驱动器的D2设置为OFF，即PU为步进脉冲信号，DR为方向控制信号。PLC的Q0.0输出高速脉冲至步进电机驱动器的PU端，Q0.1控制步进电机反转。对应小车的运行各输出点分配如下：正转启动，I0.0；反转启动，I0.1；向左运行，Q0.0发脉冲，Q0.1为OFF；向右运行，Q0.0发脉冲，Q0.1为ON；停止，Q0.0停止发脉冲，Q0.1为OFF。控制程序如图所示。项目二：运动小车自动往返控制。按下启动按钮后，要求小车能自动往返运行。按下停止按钮或碰到左右极

7、限开关，小车自动停止。I/O分配如表示。设Q0.1为OFF时小车往左运行，为ON时小车往右运行。五、基于PLC与步进电机的位置闭环控制用PLC的Q0.0向步进电机发出高速脉冲串，步进电机驱动器驱动步进电机带动小车运行。小车运行轨迹上安装有位移检测的DA-300光栅尺，在轨道上安装有左、右限位开关和原点开关，从原点至右行程限位开关距离小于光栅尺的测量距离。编程实现以下功能：（1）按下回原点按钮，小车运行至原点后停止，此时小车所处的位置坐标为0。系统启动运行时，首先必须找一次原点位置。（2）当小车碰到左限位或右限位开关