PLC对步进电机的快速准确定位控制.docx

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1、PLC对步进电机的快速准确定位控制中国传动网导语：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度称为“步距角，其旋转以固定的角度运行。是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度称为“步距角，其旋转以固定的角度运行。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量以到达准确定位的目的;同时可以以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度而到达调速的目的。步进电机作为一种控制用的特种电机，因其没有积累误差精度为100%而广泛应用于各种开环控制。1定位原理及方案1.

2、1步进电机加减速控制原理步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置挪动时，要经历升速、恒速和减速经过。当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时，可以用运行频率直接起动并以此频率运行，需要停顿时，可从运行频率直接降到零速。当步进电机运行频率fb?fa有载起动时的起动频率时，假设直接用fb频率起动会造成步进电机失步甚至堵转。同样在fb频率下突然停顿时，由于惯性作用，步进电时机发生过冲，影响定位精度。假如非常缓慢的升降速，步进电机固然不会产生失步和过冲现象，但影响了执行机构的工作效率。所以对步进电机加减速要保证在不失步和过冲前提下，用最快的速度或者最短的时间挪动到指定位置。步进电机常用的升降频控制方

3、法有2种：直线升降频图1和指数曲线升降频图2。指数曲线法具有较强的跟踪才能，但当速度变化较大时平衡性差。直线法平稳性好，适用于速度变化较大的快速定位方式。以恒定的加速度升降，规律简练，用软件实现比拟简单，本文即采用此方法。1.2定位方案要保证系统的定位精度，脉冲当量即步进电机转一个步距角所挪动的间隔不能太大，而且步进电机的升降速要缓慢，以防止产生失步或者过冲现象。但这两个因素合在一起带来了一个突出问题：定位时间太长，影响执行机构的工作效率。因此要获得高的定位速度，同时又要保证定位精度，可以把整个定位经过划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。粗定位阶段，采用较大的脉冲当量，如0.1mm/步或者

4、1mm/步，甚至更高。精定位阶段，为了保证定位精度，换用较小的脉冲当量，如0.01mm/步。固然脉冲当量变小，但由于精定位行程很短可定为全行程的五特别之一左右，并不会影响到定位速度。为了实现此目的，机械方面可通过采用不同变速机构实现。工业机床控制在工业自动化控制中占有重要位置，定位钻孔是常用工步。设刀具或者工作台欲从A点移至C点，已知AC=200mm，把AC划分为AB与BC两段，AB=196mm，BC=4mm，AB段为粗定位行程，采用0.1mm/步的脉冲当量根据直线升降频规律快速挪动，BC段为精定位行程，采用0.01mm/步的脉冲当量，以B点的低频恒速运动完成准确定位。在粗定位完毕进入精定位的

5、同时，plc自动实现变速机构的更换。2定位程序设计2.1PLC脉冲输出指令目前较为先进的PLC不仅具有知足顺序控制要求的根本逻辑指令，而且还提供了丰富的功能指令。SiemensS7-200系列PLC的PLUS指令在Q0.0和Q0.1输出PTO或者PWM高速脉冲，最大输出频率为20KHz。脉冲串PTO提供方波输出50%占空比，用户控制周期和脉冲数。脉冲宽度可调制PWM酮能提供连续、变占空比输出，用户控制周期和脉冲宽度。本文采用PTO的多段管线工作方式实现粗定位，PTO的单段管线方式实现精定位。上述例子中，假定电机的起动和完毕频率是2KHz，最大脉冲频率是10KHz。在粗定位经过中，用200个脉冲

6、完成升频加速，400个脉冲完成降频减速。使用PLC的PTO多段管线脉冲输出时，用下面的公式计算升降频经过中的脉冲增量值。给定段的周期增量=ECTICT/Q式中：ECT=该段完毕周期时间ICT=该段初始周期时间利用这个公式，加速局部第1段周期增量为2，减速局部第3段周期增量为1。因第2段是恒速局部，故周期增量为0。假如PTO的包络表从VB500开场存放，那么表1为上例的包络表值。2.2源程序/主程序LDSM0.1/首次扫描为1RQ0.0，1/复位映像存放器位CALL0/调用子程序0，初始化粗定位相关参数LDM0.0/粗定位完成RQ0.0，1CALL1/调用子程序1，初始化精定位相关参数/子程序0

7、，粗定位LDSM0.0MOVB16#A0，SMB67/设定控制字：允许PTO操作，选择ms增量，选择多段操作MOVW500，SMW168/指定包络表起始地址为V500MOVB3，VB500/设定包络表段数是3MOVW500，VW501/设定第一段初始周期为500msMOVW-2，VD503/设定第一段周期增量为-2msMOVD200，VD505/设定第一段脉冲个数为200MOVW100，VW509/设定第二段初始周期为100msMOVW0，VD511/设定第二段周期增量为0msMOVD1360，VD513/设定第二段脉冲个数为1360MOVW100，VW517/设定第三段初始周期为100msM

8、OVW1，VD519/设定第三段周期增量为1msMOVD400，VD521/设定第三段脉冲个数为400ATCH2，19/定义中断程序2处理PTO完成中断ENI/允许中断PLS0/启动PTO操作/子程序1，精定位LDSM0.0/首次扫描为1MOVB16#8D，SMB67/允许PTO功能，选择ms增量，设定脉冲数和周期MOVW500，SMW68/设定精定位周期为500msMOVD400，SMD72/设定脉冲个数为400ATCH3，19/定义中断程序3处理PTO完成中断ENI/允许中断PLS0/启动PTO操作/中断程序2LDSM0.0/一直为1=M0.0/启动精定位/中断程序3LDSM0.0/一直为1=M0.1/实现其他功能0