2432 大尺寸多工步自動推料進(jìn)給裝置及控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計
2432 大尺寸多工步自動推料進(jìn)給裝置及控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計,尺寸,多工步,自動,進(jìn)給,裝置,控制,節(jié)制,數(shù)據(jù)管理,系統(tǒng),設(shè)計
英文資料翻譯機(jī) 0405-33 張明旺S7--200系列小型PLC(Micro PLC)可應(yīng)用于各種自動化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)、低廉的成本以及功能強(qiáng)大的指令集使得S7--200 PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。S7--200產(chǎn)品的多樣化以及基于Windows的編程工具,使您能夠更加靈活地完成自動化任務(wù)。S7--200系列是一種可編程序邏輯控制器(Micro PLC)。它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動化控制需求。S7--200的用戶程序中包括了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容,從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài),改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7--200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。S7--200將信息存于不同的存儲器單元,每個單元都有唯一的地址。您可以明確指出要存取的存儲器地址。這就允許用戶程序直接存取這個信息。表4--1列出了不同長度的數(shù)據(jù)所能表示的數(shù)值范圍。表4—1 不同長度的數(shù)據(jù)表示的十進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)范圍數(shù)制) 字節(jié)(B) 字(W) 雙字(D無符號整數(shù) 0到2550到FF0到65,5350到FFFF0到4,294,967,2950到FFFF FFFF符號整數(shù) -128到+12780到7F-32,768到+32,7678000到7FFF--2,147,483,648到+2,147,483,6478000 0000到7FFF FFFF實(shí)數(shù)IEEE 32位浮點(diǎn)數(shù)不用 不用 +1.175495E--38到+3.402823E+38(正數(shù))--1.175495E--38到--3.402823E+38(負(fù)數(shù))若要存取存儲區(qū)的某一位,則必須指定地址,包括存儲器標(biāo)識符、字節(jié)地址和位號。圖4--3是一個位尋址的例子(也稱為“字節(jié).位”尋址)。在這個例子中,存儲器區(qū)、字節(jié)地址(I代表輸入,3代表字節(jié)3)和位地址(第4位) 之間用點(diǎn)號(“.”)相隔開。使用這種字節(jié)尋址方式,可以按照字節(jié)、字或雙字來存取許多存儲區(qū)(V、I、Q、M、S、L及SM)中的數(shù)據(jù)。若要存取CPU中的一個字節(jié)、字或雙字?jǐn)?shù)據(jù),則必須以類似位尋址的方式給出地址, 包括存儲器標(biāo)識符、數(shù)據(jù)大小以及該字節(jié)、字或雙字的起始字節(jié)地址,如圖4--4所示。其它CPU存儲區(qū)(如T,C,HC和累加器)中存取數(shù)據(jù)使用的地址格式包括區(qū)域標(biāo)識符和設(shè)備號。存儲區(qū)數(shù)據(jù)的存取輸入過程映象寄存器:I在每次掃描周期的開始,CPU對物理輸入點(diǎn)進(jìn)行采樣,并將采樣值寫入輸入過程映象寄存器中。可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取輸入過程映象寄存器中的數(shù)據(jù):位: I[字節(jié)地址].[位地址] I0.1字節(jié)、字或雙字: I[長度][起始字節(jié)地址] IB4輸出過程映象寄存器:Q在每次掃描周期的結(jié)尾,CPU將輸出過程映象寄存器中的數(shù)值復(fù)制到物理輸出點(diǎn)上??梢园次?、字節(jié)、字或雙字來存取輸出過程映象寄存器:位: Q[字節(jié)地址].[位地址] Q1.1字節(jié)、字或雙字: Q[長度][起始字節(jié)地址] QB5變量存儲區(qū):V您可以用V存儲器存儲程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果, 也可以用它來保存與工序或任務(wù)相關(guān)的其它數(shù)據(jù)。并且可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取V存儲區(qū)中的數(shù)據(jù):位: V[字節(jié)地址].[位地址] V10.2字節(jié)、字或雙字: V[長度][起始字節(jié)地址] V W100位存儲區(qū):M可以用位存儲區(qū)作為控制繼電器來存儲中間操作狀態(tài)和控制信息。并且可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取位存儲區(qū):位: M[字節(jié)地址].[位地址] M26.7字節(jié)、字或雙字: M[長度][起始字節(jié)地址] MD20定時器存儲區(qū):TS7--200 CPU中,定時器可用于時間累計,其分辨率(時基增量)分為1ms、10ms和100ms三種。定時器有兩個變量:當(dāng)前值:16位有符號整數(shù),存儲定時器所累計的時間。定時器位:按照當(dāng)前值和預(yù)置值的比較結(jié)果置位或者復(fù)位。預(yù)置值是定時器指令的一部分。可以用定時器地址(T+定時器號)來存取這兩種形式的定時器數(shù)據(jù)。究竟使用哪種形式取決于所使用的指令: 如果使用位操作指令則是存取定時器位;如果使用字操作指令,則是存取定時器當(dāng)前值。如圖4--5中所示,常開觸點(diǎn)指令是存取定時器位;而字移動指令則是存取定時器的當(dāng)前值。格式: T[定時器號] T24計數(shù)器存儲區(qū):C在S7--200 CPU中,計數(shù)器可以用于累計其輸入端脈沖電平由低到高的次數(shù)。CPU提供了三種類型的計數(shù)器:一種只能增計數(shù);一種只能減計數(shù);另外一種既可以增計數(shù),又可以減計數(shù)。計數(shù)器有兩種形式:當(dāng)前值:16位有符號整數(shù),存儲累計值。計數(shù)器位:按照當(dāng)前值和預(yù)置值的比較結(jié)果置位或者復(fù)位。預(yù)置值是計數(shù)器指令的一部分??梢杂糜嫈?shù)器地址(C+計數(shù)器號)來存取這兩種形式的計數(shù)器數(shù)據(jù)。究竟使用哪種形式取決于所使用的指令:如果使用位操作指令則是存取計數(shù)器位;如果使用字操作指令,則是存取計數(shù)器當(dāng)前值。如圖4--6中所示,常開觸點(diǎn)指令是存取計數(shù)器位;而字移動指令則是存取計數(shù)器的當(dāng)前值。格式: C [計數(shù)器號] C24累加器:AC累加器是可以象存儲器一樣使用的讀寫設(shè)備。例如,可以用它來向子程序傳遞參數(shù),也可以從子程序返回參數(shù),以及用來存儲計算的中間結(jié)果。S7--200提供4個32位累加器(AC0,AC1,AC2和AC3)。并且您可以按字節(jié)、字或雙字的形式來存取累加器中的數(shù)值。被訪問的數(shù)據(jù)長度取決于存取累加器時所使用的指令。如圖4--7所示,當(dāng)以字節(jié)或者字的形式存取累加器時,使用的是數(shù)值的低8位或低16位。當(dāng)以雙字的形式存取累加器時,使用全部32位。格式: AC[累加器號] AC0特殊存儲器:SMSM位為CPU與用戶程序之間傳遞信息提供了一種手段??梢杂眠@些位選擇和控制S7--200 CPU的一些特殊功能。例如:首次掃描標(biāo)志位、按照固定頻率開關(guān)的標(biāo)志位或者顯示數(shù)學(xué)運(yùn)算或操作指令狀態(tài)的標(biāo)志位。(有關(guān)SM位的詳細(xì)信息參見附錄B)。并且可以按位、字節(jié)、字或雙字來存取SM位:位: SM[字節(jié)地址].[位地址] SM0.1字節(jié)、字或者雙字: SM[長度][起始字節(jié)地址] SMB86局部存儲器:LS7-200有64個字節(jié)的局部存儲器,其中60個可以用作臨時存儲器或者給子程序傳遞參數(shù)。提示:如果用梯形圖或功能方塊圖編程,STEP7--Micro/WIN保留這些局部存儲器的最后四個字節(jié)。局部存儲器和變量存儲器很相似,但只有一處區(qū)別。變量存儲器是全局有效的,而局部存儲器只在局部有效。全局是指同一個存儲器可以被任何程序存?。òㄖ鞒绦?、子程序和中斷服務(wù)程序)。局部是指存儲器區(qū)和特定的程序相關(guān)聯(lián)。S7--200給主程序分配64個局部存儲器;給每一級子程序嵌套分配64個字節(jié)局部存儲器;同樣給中斷服務(wù)程序分配64個字節(jié)局部存儲器。子程序或者中斷服務(wù)程序不能訪問分配給主程序的局部存儲器。子程序不能訪問分配給主程序、中斷服務(wù)程序或者其它子程序的局部存儲器。同樣的,中斷服務(wù)程序也不能訪問分配給主程序或子程序的局部存儲器。S7--200 PLC根據(jù)需要分配局部存儲器。也就是說,當(dāng)主程序執(zhí)行時,分配給子程序或中斷服務(wù)程序的局部存儲器是不存在的。當(dāng)發(fā)生中斷或者調(diào)用一個子程序時,需要分配局部存儲器。新的局部存儲器地址可能會覆蓋另一個子程序或中斷服務(wù)程序的局部存儲器地址。局部存儲器在分配時PLC不進(jìn)行初始化,初值可能是任意的。當(dāng)在子程序調(diào)用中傳遞參數(shù)時,在被調(diào)用子程序的局部存儲器中,由CPU替換其被傳遞的參數(shù)的值。局部存儲器在參數(shù)傳遞過程中不傳遞值,在分配時不被初始化,可能包含任意數(shù)值。位: L[字節(jié)地址].[位地址] L0.0字節(jié)、字或雙字: L[長度] [起始字節(jié)地址] LB33用指針對S7--200存儲區(qū)間接尋址間接尋址是指用指針來訪問存儲區(qū)數(shù)據(jù)。指針以雙字的形式存儲其它存儲區(qū)的地址。只能用V存儲器、L存儲器或者累加器寄存器(AC1、AC2、AC3)作為指針。要建立一個指針,必須以雙字的形式,將需要間接尋址的存儲器地址移動到指針中。指針也可以作為參數(shù)傳遞到子程序中。S7--200允許指針訪問以下存儲區(qū): I、Q、V、M、S、AI、AQ、SMT(僅限于當(dāng)前值)和C(僅限于當(dāng)前值)。您無法用間接尋址的方式訪問單獨(dú)的位,也不能訪問HC或者L存儲區(qū)。要使用間接尋址,您應(yīng)該用“&”符號加上要訪問的存儲區(qū)地址來建立一個指針。指令的輸入操作數(shù)應(yīng)該以“&”符號開頭來表明是存儲區(qū)的地址,而不是其內(nèi)容將移動到指令的輸出操作數(shù)(指針)中。當(dāng)指令中的操作數(shù)是指針時,應(yīng)該在操作數(shù)前面加上“*”號。如圖4--11所示,輸入*AC1指定AC1是一個指針,MOVW指令決定了指針指向的是一個字長的數(shù)據(jù)。在本例中,存儲在VB200和VB201中的數(shù)值被移動到累加器AC0中。脈沖輸出指令脈沖輸出指令(PLS)用于在高速輸出(Q0.0和Q0.1)上控制脈沖串輸出(PTO)和脈寬調(diào)制(PWM)功能。改進(jìn)的位控向?qū)Э梢詣?chuàng)建為您的應(yīng)用程序定制的指令,這可以簡化您的編程任務(wù)并充分利用S7--200 CPU的特有特性??梢岳^續(xù)使用舊的PLS指令創(chuàng)建您自己的運(yùn)動應(yīng)用,但是只有改進(jìn)的位控向?qū)?chuàng)建的指令才支持PTO上的線性斜坡。PTO可以輸出一串脈沖(占空比50%),用戶可以控制脈沖的周期和個數(shù)。PWM可以輸出連續(xù)的、占空比可調(diào)的脈沖串,用戶可以控制脈沖的周期和脈寬。S7--200有兩個PTO/PWM發(fā)生器,它們可以產(chǎn)生一個高速脈沖串或者一個脈寬調(diào)制波形。一個發(fā)生器是數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.0,另一個發(fā)生器是數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.1。一個指定的特殊寄存器(SM)位置為每個發(fā)生器存儲下列數(shù)據(jù):一個控制字節(jié)(8位),一個計數(shù)值(32位無符號數(shù))和一個周期或脈寬值(16位無符號數(shù))。PTO/PWM發(fā)生器與過程映像寄存器共用Q0.0和Q0.1。當(dāng)在Q0.0或Q0.1上激活PTO或PWM功能時,PTO/PWM發(fā)生器對輸出擁有控制權(quán),同時普通輸出點(diǎn)功能被禁止。輸出波形不受過程映象區(qū)狀態(tài)、輸出點(diǎn)強(qiáng)制值或者立即輸出指令執(zhí)行的影響。當(dāng)不使用PTO/PWM發(fā)生器功能時,對輸出點(diǎn)的控制權(quán)交回到過程映象寄存器。過程映象寄存器決定輸出波形的起始和結(jié)束狀態(tài),以高低電平產(chǎn)生波形的啟動和結(jié)束。提示:在使能PTO或者PWM操作之前,將Q0.0和Q0.1過程映象寄存器清0。所有控制位、周期、脈寬和脈沖計數(shù)值的缺省值均為0。PTO/PWM的輸出負(fù)載至少為10 % 的額定負(fù)載,才能提供陡直的上升沿和下降沿開環(huán)位控用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的基本信息內(nèi)置于S7-200 PLC的PTO和EM253位控模塊都使用一個脈沖串輸出用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的速度和位置控制。使用PTO或模塊用于開環(huán)位置控制需要運(yùn)動控制領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)。本章內(nèi)容并不用于培訓(xùn)。而是,提供基礎(chǔ)信息以幫助您使用位控向?qū)槟膽?yīng)用程序組態(tài)PTO或模塊。最大速度和啟動/停止速度向?qū)⑻崾灸鷳?yīng)用程序的最大速度(MAX_SPEED)和啟動/停止速(SS_SPEED)。如圖9--3。MAX_SPEED:該數(shù)值是您的應(yīng)用中操作速度的最大值,它應(yīng)在電機(jī)力矩能力的范圍內(nèi)。驅(qū)動負(fù)載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時間決定。位控向?qū)Ц鶕?jù)指定的MAX_SPEED,計算并顯示位控模塊所能控制的最小速度。對于PTO輸出,您必須指定期望的啟動/停止速度。由于啟動/停止速度在每次運(yùn)動指令執(zhí)行時至少會產(chǎn)生一次,所以啟動/停止速度的周期應(yīng)小于加速/減速時間。SS_SPEED:輸入該數(shù)值滿足您的電機(jī)在低速時驅(qū)動負(fù)載的能力,如果SS_SPEED的數(shù)值過低,電機(jī)和負(fù)載在運(yùn)動的開始和結(jié)束時可能會搖擺或顫動。如果SS_SPEED的數(shù)值過高,電機(jī)會在啟動時丟失脈沖,并且負(fù)載在試圖停止時會使電機(jī)超速。在電機(jī)的數(shù)據(jù)單中,對于電機(jī)和給定負(fù)載,有不同的方式定義啟動/停止(或拉入/拉出)速度。通常,SS_SPEED值是MAX_SPEED值的5%至15%。請參考電機(jī)的數(shù)據(jù)單,為您的應(yīng)用選擇正確的速度。圖9--4所示為典型的電機(jī)力矩/速度曲線。輸入加速和減速時間作為組態(tài)內(nèi)容的一部分,要設(shè)置加速和減速時間。加速時間和減速時間的缺省設(shè)置都是1秒。通常,電機(jī)可在小于1秒的時間內(nèi)工作。參見圖9--5。您要以毫秒為單位進(jìn)行時間設(shè)定:ACCEL_TIME:電機(jī)從SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的時間。缺省值=1000ms。DECEL_TIME:電機(jī)從MAX_SPEED速度減速到SS_SPEED速度所需要的時間。缺省值=1000ms。提示:電機(jī)的加速和減速時間要經(jīng)過測試來確定。開始時,您應(yīng)輸入一個較大的值。逐漸減少這個時間值直至電機(jī)開始失速,從而優(yōu)化您應(yīng)用中的這些設(shè)置。組態(tài)移動包絡(luò)一個包絡(luò)是一個預(yù)先定義的移動描述,它包括一個或多個速度,影響著從起點(diǎn)到終點(diǎn)的移動。即使不定義包絡(luò)也可以使用PTO或模塊,位控向?qū)槟峁┝酥噶钜杂糜诳刂埔苿佣鵁o需運(yùn)行一個包絡(luò)。一個包絡(luò)由多段組成,每段包含一個達(dá)到目標(biāo)速度的加速/減速過程和以目標(biāo)速度勻速運(yùn)行的一串固定數(shù)量的脈沖。如果是單段運(yùn)動控制或者是多段運(yùn)動控制中的最后一段,還應(yīng)該包括一個由目標(biāo)速度到停止的減速過程。PTO和模塊支持最多25個包絡(luò)。定義移動包絡(luò)位控向?qū)峁┮苿影j(luò)定義,在這里,您可以為您的應(yīng)用程序定義每一個移動包絡(luò)。對每一個包絡(luò),您可以選擇操作模式并為每個包絡(luò)的各步定義指標(biāo)。位控向?qū)е锌梢詾槊總€移動包絡(luò)定義一個符號名,其做法是您在定義包絡(luò)時輸入一個符號名即可。選擇包絡(luò)的操作模式您要按照操作模式組態(tài)包絡(luò)。PTO支持相對位置和單一速度的連續(xù)轉(zhuǎn)動。而位控模塊支持絕對位置、相對位置、單一速度連續(xù)轉(zhuǎn)動和以兩種速度連續(xù)轉(zhuǎn)動。圖9--6所示為不同的操作模式。創(chuàng)建包絡(luò)中的步一個步是工件運(yùn)動的一個固定距離,包括加速和減速時間內(nèi)的距離。PTO每一包絡(luò)最大允許29個步,而模塊的每一包絡(luò)最大允許4個步。您要為每一步指定目標(biāo)速度和結(jié)束位置或脈沖數(shù)目,且每次輸入一步。圖9--7所示為一步、兩步、三步和四步包絡(luò)。注意一步包絡(luò)只有一個勻速段,兩步包絡(luò)有兩個勻速段,依次類推。步的數(shù)目與包絡(luò)中勻速段的數(shù)目一致。使用PTO輸出PTO提供一個指定脈沖數(shù)目的方波輸出(50%占空比)每一脈沖的頻率或周期隨著加速和減速時的頻率線形變化,而在移動的常頻率段部分保持不變。一旦產(chǎn)生完指定數(shù)目的脈沖,PTO輸出變?yōu)榈碗娖?,并且直到裝載一個新的指定值時才產(chǎn)生脈沖。參見圖9--8。組態(tài)PTO輸出使用位控向?qū)?,為PTO操作組態(tài)一個內(nèi)置輸出。啟動位控向?qū)?,可以點(diǎn)擊操作欄中的工具圖標(biāo),然后雙擊位控向?qū)D標(biāo),或者選擇菜單命令Tools > Position Control Wizard。1. 為S7-200 PLC選擇選項(xiàng)組態(tài)板載PTO/PWM操作。2. 選擇Q0.0或Q0.1,組態(tài)作為PTO的輸出。3. 從下拉對話框中選擇線性脈沖串輸出(PTO)。4. 若您想監(jiān)視PTO產(chǎn)生的脈沖數(shù)目,點(diǎn)擊復(fù)選框選擇使用高速計數(shù)器。5. 在對應(yīng)的編輯框中輸入MAX_SPEED和SS_SPEED速度值。6. 在對應(yīng)的編輯框中輸入加速和減速時間。7. 在移動包絡(luò)定義界面,點(diǎn)擊新包絡(luò)按鈕允許定義包絡(luò)。選擇所需的操作模式。對于相對位置包絡(luò):輸入目標(biāo)速度和脈沖數(shù)。然后,您可以點(diǎn)擊繪制步按鈕,查看移動的圖形描述。若需要多個步,點(diǎn)擊新建步按鈕并按要求輸入步信息。對于單速連續(xù)轉(zhuǎn)動:在編輯框中輸入單速值。若您想終止單速連續(xù)轉(zhuǎn)動,點(diǎn)擊子程序編程復(fù)選框,并輸入停止事件后的移動脈沖數(shù)。8. 根據(jù)移動的需要,您可以定義多個包絡(luò)和多個步。9. 選擇完成結(jié)束向?qū)А5?1 頁 共 38 頁大尺寸多工步自動推料進(jìn)給裝置及控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計第一章 緒論1.1 PLC 在組合機(jī)床控制中的應(yīng)用一.可編程控制器的定義 可編程控制器,簡稱 PLC(Programmable logic Controller),是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會(International Electrical Committee)頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對 PLC 做了如下定義:“PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。二.PLC 的特點(diǎn) 1 可靠性高,抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達(dá) 30 萬小時。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC 的機(jī)外電路來說,使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng),和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比,電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC 帶有硬件故障自我檢測功能,出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中,應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣,整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2 配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天,已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品??梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn),使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展,使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3 易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機(jī),是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易,編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近,只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短,同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5 體積小,重量輕,能耗低 以超小型 PLC 為例,新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm,重量小于 150g,功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 三.在組合機(jī)床自動線中,一般根據(jù)不同的加工精度要求設(shè)置三種滑臺 目前,PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、第 2 頁 共 38 頁輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),使用情況大致可歸納為如下幾類。 1 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中,有許多連續(xù)變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量,必須實(shí)現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital )之間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊,使可編程控制器用于模擬量控制。 3 運(yùn)動控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說,早期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 4 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī),PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID 模塊,目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 5 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算) 、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 6 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口,通信非常方便。 7 PLC 控制的數(shù)控滑臺結(jié)構(gòu) 一般組合機(jī)床自動線中的數(shù)控滑臺采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)。采用 PLC 控制的數(shù)控滑臺由可編程控制器、環(huán)行脈沖分配器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)和伺服傳動機(jī)構(gòu)等部分組成, 伺服傳動機(jī)構(gòu)中的齒輪 Z1、 Z2 應(yīng)該采取消隙措施,避免產(chǎn)生反向死區(qū)或使加工精度下降;而絲杠傳動副則應(yīng)該根據(jù)該單元的加工精度要求,確定是否選用滾珠絲杠副。采用滾珠絲杠副,具有傳動效率高、系統(tǒng)剛度好、傳動精度高、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn),但成本較高且不能自鎖。 8 控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 軟件結(jié)構(gòu)根據(jù)控制要求而設(shè)計,主要劃分為五大模塊:即步進(jìn)電機(jī)控制模塊、定位控制模塊、數(shù)據(jù)撥盤輸入及數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)碼輸出顯示模塊、元件故障的自動檢測與報警模塊。 由于整個軟件結(jié)構(gòu)較為龐大,脈沖控制器產(chǎn)生 0.1 秒的控制脈沖,使移位寄存器移位,第 3 頁 共 38 頁提供六拍時序脈沖,通過三相六拍環(huán)形分配器使三個輸出繼電器 Y430、Y431、Y432 按照單雙六拍的通電方式控制步進(jìn)電機(jī)。為實(shí)現(xiàn)定位控制,采用不同的計數(shù)器分別控制粗定位行程和精定位行程,計數(shù)器的設(shè)定值依據(jù)行程而定。例如,設(shè)刀具或工作臺欲從 A 點(diǎn)移至C 點(diǎn),已知 AC=200mm,把 AC 劃分為 AB 與 BC 兩段,AB =196mm,BC=4mm,AB段為粗定位行程,采用 0.1mm/步的脈沖當(dāng)量快速移動,利用了 6 位計數(shù)器(C660/C661 ) ,而 BC 段為精定位行程,采用 0.01mm/步的脈沖當(dāng)量精確定位,利用了 3 位計數(shù)器C460,在粗定位結(jié)束進(jìn)入精定位的同時,PLC 自動接通電磁離合器輸出點(diǎn) Y433 以實(shí)現(xiàn)變速機(jī)構(gòu)的更換。 9 PLC 控制系統(tǒng)的接地方法 (1)由于 PLC 機(jī)柜和操作臺、配電柜等用電設(shè)備的金屬外殼及控制設(shè)備正常不帶電的金屬部分,由于各種原因(如腐蝕、絕緣破損等)而有可能帶危險電壓,所以應(yīng)該進(jìn)行保護(hù)接地,低于 36V 供電的設(shè)備,無特殊要求可不做接地保護(hù)。 (2)PLC 控制系統(tǒng)中的基準(zhǔn)電位是各回路工作的參考電位,基準(zhǔn)電位的連接線稱為系統(tǒng)地,通常是控制回路直流電源的零伏導(dǎo)線,系統(tǒng)接地的方式有浮地方式、直接接地方式和電容接地方式。 (3)為防止靜電感應(yīng)和磁場感應(yīng)而設(shè)置的屏蔽接地端子應(yīng)做屏蔽接地。其中信號回路接地和屏蔽接地又通稱為工作接地。 一般以上接地方法的控制原則是:保護(hù)地和工作地不能混用,這是由于在每一段電源保護(hù)地線的兩點(diǎn)間會有數(shù)毫伏,甚至幾伏的電位差,這對低電平信號電路來說是一個非常嚴(yán)重的干擾。屏蔽地,當(dāng)信號電路是單點(diǎn)接地時,低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)單點(diǎn)接地,如果電纜的屏蔽層接地點(diǎn)有一個以上時,將產(chǎn)生噪聲電流,形成噪聲干擾源。 本系統(tǒng)采用的接地電阻都需要在規(guī)定的范圍內(nèi),對于 PLC 組成的控制系統(tǒng)一般應(yīng)小于4Ω,而且要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,事前都需要進(jìn)行防腐處理。PLC 組成的控制系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置接地系統(tǒng),也可以利用現(xiàn)場條件進(jìn)行“等電位聯(lián)結(jié)” 進(jìn)行接地設(shè)計。 10 PLC 控制梯形圖: 梯形圖是通過連線把 PLC 指令的梯形圖符號連接在一起的連通圖,用以表達(dá)所使用的PLC 指令及其前后順序,它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種:一為母線,另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個個梯形圖符號指令連成一個指令組,這個指令組一般總是從裝載(LD)指令開始,必要時再繼以若干個輸入指令(含 LD 指令) ,以建立邏輯條件。最后為輸出類指令,實(shí)現(xiàn)輸出控制,或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令,以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來連接指令組的。下圖是三菱公司的 FX2N 系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例: 它有兩組,第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動、停止控制。第二組僅一個 END 指令,用以 結(jié)束程序。11 梯形圖與助記符的對應(yīng)關(guān)系: 助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系,而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講,其順序?yàn)椋合容斎耄筝敵觯ê渌幚恚?;先上,后下;先左,后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋?地址 指令 變量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 AND NOT X001 0003 OUT Y000 0004 END 第 4 頁 共 38 頁反之根據(jù)助記符,也可畫出與其對應(yīng)的梯形圖。 12 梯形圖與電氣原理圖的關(guān)系: 如果僅考慮邏輯控制,梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對應(yīng)關(guān)系。如梯形圖的輸出(OUT)指令,對應(yīng)于繼電器的線圈,而輸入指令(如 LD,AND,OR)對應(yīng)于接點(diǎn),互鎖指令(IL、 ILC)可看成總開關(guān),等等。這樣,原有的繼電控制邏輯,經(jīng)轉(zhuǎn)換即可變成梯形圖,再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換,即可變成語句表程序。 有了這個對應(yīng)關(guān)系,用 PLC 程序代表繼電邏輯是很容易的。這也是 PLC 技術(shù)對傳統(tǒng)繼電控制技術(shù)的繼承。 四、數(shù)控滑臺的 PLC 控制方法 數(shù)控滑臺的控制因素主要有三個: 1 行程控制 一般液壓滑臺和機(jī)械滑臺的行程控制是利用位置或壓力傳感器(行程開關(guān)/死擋鐵)來實(shí)現(xiàn);而數(shù)控滑臺的行程則采用數(shù)字控制來實(shí)現(xiàn)。由數(shù)控滑臺的結(jié)構(gòu)可知,滑臺的行程正比于步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角,因此只要控制步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角即可。由步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特性可知步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的控制脈沖個數(shù);因此可以根據(jù)伺服機(jī)構(gòu)的位移量確定 PLC 輸出的脈沖個數(shù): n= DL/d (1) 式中 DL——伺服機(jī)構(gòu)的位移量(mm) d ——伺服機(jī)構(gòu)的脈沖當(dāng)量(mm/脈沖) 2 進(jìn)給速度控制 伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度取決于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率;因此可以根據(jù)該工序要求的進(jìn)給速度 ,確定其 PLC 輸出的脈沖頻率: f=Vf/60d (Hz) (2) 式中 Vf——伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度(mm/min) 3 進(jìn)給方向控制 進(jìn)給方向控制即步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過改變步進(jìn)電機(jī)各繞組的通電順序來改變其轉(zhuǎn)向;如三相步進(jìn)電機(jī)通電順序?yàn)?A-AB-B-BC-C-CA-A…時步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)繞組按 A-AC-C-CB-B-BA-A…順序通電時步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。因此可以通過 PLC 輸出的方向控制信號改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序來實(shí)現(xiàn),或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來改變步進(jìn)電機(jī)繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)。 五.PLC 的國內(nèi)外狀況 世界上公認(rèn)的第一臺 PLC 是 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制的。限于當(dāng)時的元器件條件及計算機(jī)發(fā)展水平,早期的 PLC 主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成,可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。20 世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器,使 PLC 增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能,完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用,可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言,并將參加運(yùn)算及處理的計算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。此時的 PLC 為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 20 世紀(jì) 70 年代中末期,可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段,計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中,使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運(yùn)算、PID 功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20 世紀(jì)80 年代初,可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可第 5 頁 共 38 頁編程控制器的國家日益增多,產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20 世紀(jì)末期,可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說,這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī);從控制能力上來說,誕生了各種各樣的特殊功能單元,用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合;從產(chǎn)品的配套能力來說,生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元,使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前,可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC 的應(yīng)用。目前,我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計算機(jī)廠生產(chǎn)的 YZ 系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外,無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的 PLC生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期,隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入,PLC 在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 六.PLC 未來展望 21 世紀(jì),PLC 會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看,計算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上,會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn);從產(chǎn)品規(guī)模上看,會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展;從產(chǎn)品的配套性上看,產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全,完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求;從市場上看,各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破,會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面,會出現(xiàn)國際通用的編程語言;從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看,可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計算機(jī)集散控制系統(tǒng) DCS(Distributed Control System)中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。1.2 課題的主要任務(wù)1、硬件的設(shè)計利用步進(jìn)電動機(jī)帶動絲桿轉(zhuǎn)動,利用絲桿的轉(zhuǎn)動帶動工作臺的前進(jìn)。對進(jìn)給裝置電氣傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計計算,同時也要對進(jìn)給裝置傳動裝置的關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計計算。2、軟件的設(shè)計利用 PLC來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。針對不同的工件調(diào)用相應(yīng)的程序來對電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)多工步自動推料進(jìn)給。第 6 頁 共 38 頁第二章 設(shè)備的測試與轉(zhuǎn)接板的制作2.1 設(shè)備的測試1、設(shè)備改造分析原設(shè)備為 PMAC 設(shè)備,現(xiàn)在用的是其中的電機(jī)驅(qū)動電路和限位關(guān)系,因此必須了解其中的 MYCOM 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動關(guān)系和限位原點(diǎn)定義。MYCOM 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動器說明:CP11 端子: 1-------5V2-------PLUS(脈沖輸入)3-------5V4-------DIR(方向輸入)CP12 端子: 1-------電機(jī) A 向2-------電機(jī) A/向3-------電機(jī) B 向4-------電機(jī) B/向CP13 端子: 1-------24V2-------24V3-------GND4-------GND要實(shí)現(xiàn)多工步自動推料進(jìn)給,只要電機(jī)要按照規(guī)定的方式轉(zhuǎn)動即可,故只需控制脈沖和方向。即只需將外部信號給 CP11 端子,CP12 端子和 CP13 端子并不會影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向,故可以用原 PMAC 設(shè)備的部件。2、設(shè)備限位關(guān)系的測量限位原點(diǎn)的定義: 經(jīng)過對原設(shè)備的觀察,得知原設(shè)備及限位開關(guān)是點(diǎn)接觸式的限位開關(guān),故電壓大小不會影響其工作。第 7 頁 共 38 頁圖 1圖 1 為原 PMAC 設(shè)備的限位接控制輸入的十針插座,在各個位置時對十針插座的測量結(jié)果如下:任意位置時:1、3、4、5、6、7、8、9 接通X 電機(jī)轉(zhuǎn)動,X 軸帶動工作臺到 X 原點(diǎn)時:1、3、5、6、7、8、9 接通Y 電機(jī)轉(zhuǎn)動,Y 軸帶動工作臺到 Y 原點(diǎn)時:1、3、4、6、7、8、9 接通X 電機(jī)轉(zhuǎn)動,X 軸帶動工作臺到 X 左極限時:1、3、4、5、7、8、9 接通X 電機(jī)轉(zhuǎn)動,X 軸帶動工作臺到 X 右極限時:1、3、4、5、6、7、9 接通Y 電機(jī)轉(zhuǎn)動,Y 軸帶動工作臺到 Y 左極限時:1、3、4、5、6、8、9 接通Y 電機(jī)轉(zhuǎn)動,Y 軸帶動工作臺到 Y 右極限時:1、3、4、5、6、7、8 接通注:在測量 X 軸向的各個位置時 Y 軸位于非圓點(diǎn),非極限位:在測量 Y 軸向的各個位置時 X 軸位于非圓點(diǎn),非極限位。由以上測量結(jié)果分析可知:(1) 、原設(shè)備的限位開關(guān)使用的是限位開關(guān)的常閉觸點(diǎn);(2) 、原設(shè)備的 COM 端是 1、3 即模擬地,而 2 和 10 沒有使用;(3) 、X 軸原點(diǎn)接入點(diǎn)為 4,Y 軸原點(diǎn)接入點(diǎn)為 5,X 軸左極限接入點(diǎn)為 6,X 軸右極限接入點(diǎn)為 8,Y 軸左極限接入點(diǎn)為 7,Y 軸右極限接入點(diǎn)為 9??梢缘贸鲈O(shè)備的限位接線關(guān)系如圖 2 所示:第 8 頁 共 38 頁圖 2 2.2 制作轉(zhuǎn)接板及電路分析1、電路分析要實(shí)現(xiàn) PLC 對步進(jìn)電機(jī)的控制要做以下兩步:(1):將 PLC 的發(fā)出的脈沖和方向信號送給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器;(2):將工作臺的限位開關(guān)引入到 PLC 的輸入點(diǎn)。2、電路原理圖如圖3圖3其中電阻R1和R2分別為脈沖和方向的下拉電阻。下拉電阻R1的連接說明:第 9 頁 共 38 頁程序編好后,經(jīng) PLC 調(diào)試有脈沖輸出,但是當(dāng)它跟PMAC設(shè)備的電機(jī)驅(qū)動器連接后電機(jī)卻不轉(zhuǎn),為了解決這一問題做了以簡單的檢驗(yàn)設(shè)備,如圖4:圖4發(fā)光二極管的最大要求電流是 10MA 而所要測的電路中兩端電壓是 5V,所以取得電阻為 500 歐姆。檢驗(yàn)過程如下:(1) 、通過原設(shè)備的手搖設(shè)備使原設(shè)備有脈沖輸出并驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動,PLC 的脈沖輸出是斷開的,經(jīng)檢驗(yàn),發(fā)光二極管閃爍,得知原設(shè)備輸出的是高低電平脈沖。(2) 、將 PLC 接通并將程序輸入到 PLC 中,通過檢驗(yàn) PLC 輸出端,此時輸出端沒有聯(lián)接到電機(jī)驅(qū)動器上,經(jīng)檢查,發(fā)光二極管閃爍,得知 PLC 輸出的也是高低電平脈沖。(3) 、將 PLC 輸出端聯(lián)接到電機(jī)驅(qū)動器上,并將檢驗(yàn)電路接到脈沖輸出端和 0V 之間,此時電機(jī)轉(zhuǎn)動,發(fā)光二極管也閃爍。通過以上的檢測,推理得知在電機(jī)驅(qū)動器里應(yīng)該有一個電容,當(dāng)脈沖處于高電平時電容充電,當(dāng)脈沖處于低電平時由于有電容,低電平不能馬上被輸入到電機(jī)驅(qū)動器里,不能被識別所以電機(jī)不轉(zhuǎn)。當(dāng)接一電阻時起到了將電容電壓拉低的作用,這樣低電平可以輸入到電機(jī)驅(qū)動器里,這樣電機(jī)就可以轉(zhuǎn)了。示意圖如圖5:圖5下拉電阻R2的連接說明:當(dāng)程序編好進(jìn)行調(diào)試時,發(fā)現(xiàn)不管PLC方向控制輸出端是1還是0電機(jī)只是右轉(zhuǎn),為分析并解決這一問題做以下測試:(1) 、將PLC的方向輸出端與電機(jī)驅(qū)動器斷開,用萬用表的支流檔來測試PLC的方向輸出端電壓是否有變化。測量結(jié)果是當(dāng)PLC方向控制輸出端是1時該端電壓是5伏,當(dāng)PLC方向控制輸出端是1時該端電壓是0伏。(2) 、將原設(shè)備的脈沖方向端接到電機(jī)驅(qū)動器上,通過原設(shè)備的手搖設(shè)備驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動。測量結(jié)果是當(dāng)電機(jī)右轉(zhuǎn)時方向控制端的電壓是5伏,當(dāng)電機(jī)左轉(zhuǎn)是方向輸出端的電壓是0伏,當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)時方向輸出端的電壓是5伏。第 10 頁 共 38 頁(3)將原設(shè)備的脈沖方向端與電機(jī)驅(qū)動器上斷開,測的電機(jī)驅(qū)動器的方向控制端的電壓是5伏。對測試結(jié)果分析得知:電壓驅(qū)動器上在方向端提供5伏的電壓。故當(dāng)需要電機(jī)左轉(zhuǎn)時需要一個下拉電阻來將方向端的電壓拉低,使得電機(jī)可以左轉(zhuǎn)。通過使用PLC來控制繼電器來使得電壓拉低。環(huán)形分配器說明(如圖 6):步進(jìn)電動機(jī)的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。這種位電動機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化的部分稱為脈沖分配器,又稱為環(huán)型脈沖分配器。實(shí)現(xiàn)環(huán)型分配的力法有 3種:一種是采用計算機(jī)軟件,利用查表或計算方法來進(jìn)行脈沖的環(huán)型分配,簡稱軟環(huán)分。該方法能充分利用計算機(jī)軟件資源,以降低硬件成本.尤其是對多相電動機(jī)的脈沖分配具有更大的優(yōu)點(diǎn)。但由于軟環(huán)分占用計算機(jī)的運(yùn)行時間,故會使插補(bǔ)—次的時間增加,易影響步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行速度。另—種足采用小規(guī)模集成電路搭接而成的三相六拍環(huán)型脈沖分配器。這種方式靈活性很大,可搭接任意通電順序的環(huán)形脈沖型分配器,同時在工作時不占用計算機(jī)的工作時間。第三種是采用專用環(huán)型分配器器件,如 cH250,即為一種三相步進(jìn)電動機(jī)專用環(huán)型分配器,它可以實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電動機(jī)的各種環(huán)型分配,使用方便,接口簡單。ULN2003 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個硅 NPN達(dá)林頓管組成。 該電路的特點(diǎn)如下:ULN2003 的每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個 2.7K 的基極電阻,在 5V 的工作電壓下它能與TTL 和 CMOS 電路 直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高,工作電流大,灌電流可達(dá) 500mA,并且能夠在關(guān)態(tài)時承受 50V 的電壓,輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。圖 6高低壓功串放大電路說明(如圖 7):高低壓功串放大電路為采用脈沖變壓器 T1 組成的高低壓控制電路原理圖。吳脈沖輸入時,VT1 、VT2、VT3 、VT4 均截至,電動機(jī)繞組 W 無電流通過,電動機(jī)不轉(zhuǎn)。有脈沖輸入時,VT1、VT2、VT4 飽和導(dǎo)通,在 VT2 由截止到飽和期間,其集電極電流,也就是脈沖變壓器 T1 的一次電流急劇增加,在變壓器二次側(cè)感生成一個電壓,使VT3 導(dǎo)通, 80V 的高電壓經(jīng)高壓管 VT3 加到繞組 W 上,使電流迅速上升,當(dāng) VT2 進(jìn)入穩(wěn)第 11 頁 共 38 頁定狀態(tài)后,T1 一次側(cè)感電流暫時恒定,無磁通量變化,二次側(cè)的感應(yīng)電壓為 0,VT3 截至。這時,12V 低壓電源經(jīng) VD1 加到電動機(jī)繞組 W 上并維持繞組中的電流。輸入脈沖結(jié)束后VT1、VT2、VT3、VT4 又都截至,儲存在 W 中的能通過 18Ω 的電阻和 VD2 放電,18Ω電阻的作用是減小放電回路的時間常數(shù),改善電流波形的后沿。該電路由于采用高壓驅(qū)動,電流增長加快,脈沖電流的前沿變陡,電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行頻率都得到提高。高低壓功串放大電路由于僅在脈沖開始時的一瞬間接通高壓電源,其余時間均由低壓供電,故效率很高。又由于電流上升率高,故高速運(yùn)行性能好,但由于電流波形陡,有時還會產(chǎn)生過沖,故諧波成分豐富,致使電動機(jī)運(yùn)行時震動較大(尤其在低速運(yùn)行時) 。圖 73、轉(zhuǎn)接板的說明因?yàn)樵O(shè)備的電機(jī)驅(qū)動器和限位電纜位于原設(shè)備內(nèi),要將 PLC 信號輸入到電機(jī)驅(qū)動器并將限位電纜的限位信號取到 PLC 中,必須做一個裝接板,該板的功能有以下幾個:(1) 、將 PLC 信號輸入到電機(jī)驅(qū)動器(2) 、將限位電纜的限位信號取到 PLC 中(3) 、將 5V 電源分別送到 PLC 輸出端及電機(jī)驅(qū)動電路的脈沖輸入端(4) 、將電路的線合理的分布,不至于太亂電路轉(zhuǎn)接板如圖8:第 12 頁 共 38 頁圖8第 13 頁 共 38 頁第三章 程序的設(shè)計3.1 S7-200 的工作原理在 PLC 通電后,需要對硬件和軟件作一些初始化的工作。為了使 PLC 的輸出及時響應(yīng)各種輸入信號,初始化后反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù),即以掃描模式工作。PLC 的工作步驟一般有 7 個,如下: (1) 、讀取輸入在 PLC 的存儲器中,設(shè)置了一片區(qū)域來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài),它們分別稱為輸入過程映像寄存器和輸出過程映象寄存器。CPU 以字節(jié)(8 位)為單位來讀寫輸入/輸出過程影響寄存器。在讀取輸入階段,PLC 把所有外部數(shù)字量輸入電路的 1/0 狀態(tài)(或稱 ON/OFF 狀態(tài))讀入輸入過程影響寄存器。外部的輸入電路閉合時,對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為 1 狀態(tài),梯形圖中對應(yīng)的輸入點(diǎn)的常開觸電接通,常閉觸電斷開。外接的輸入電路斷開時,對應(yīng)的輸入過程映像寄存器為 0 狀態(tài),梯形圖中對應(yīng)的輸入點(diǎn)的常開觸電斷開,常閉觸電接通(2) 、執(zhí)行用戶程序PLC 的用戶程序由若干條指令組成,指令在存儲器中按順序排列。在 RUN 工作模式的程序執(zhí)行階段,在沒有跳轉(zhuǎn)指令時,CPU 從第一條指令開始,逐條順序地執(zhí)行用戶程序。在執(zhí)行指令時,從 I/O 映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀出其 0/1 狀態(tài),并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算,運(yùn)算的結(jié)果寫入到相應(yīng)的映像寄存器中,因此,各映像寄存器(只讀的輸入過程映像寄存器除外)的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。在程序執(zhí)行階段,即使外部輸入的狀態(tài)發(fā)生了變化,輸入過程映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之而變,輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的讀取輸入階段被讀入。執(zhí)行程序時,對輸入/輸出的存取通常是通過映像寄存器,而不是實(shí)際的 I/O 點(diǎn)。這樣做在程序執(zhí)行完后再用輸出過程映像寄存器的值更新輸出點(diǎn),使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定;而且由于用戶程序讀寫 I/O 映像寄存器比讀寫 I/O 點(diǎn)快得讀哦,可高了程序的執(zhí)行速度。(3) 、通信處理在通信請求處理階段,CPU 處理從通信接口和智能模塊接收到的信息,例如讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中,在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑿畔魉徒o通信請求方。(4) 、CPU 自診斷測試自診斷測試包括定期檢查 CPU 模塊的操作和擴(kuò)展模塊的狀態(tài)是否正常,將監(jiān)控定時器復(fù)位,以及完成一些別的內(nèi)部工作。(5) 、改寫輸出CPU 執(zhí)行完用戶程序后,將輸出過程映像寄存器的 0/1 狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。梯形圖中某一輸出位的線圈“通電”時,對應(yīng)的輸出過程映像寄存器為 1 狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后,繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電,其常開觸電閉合,使外部負(fù)載通電工作。若梯形圖中輸出點(diǎn)的線圈“斷電” ,對應(yīng)的輸出過程映像寄存器中存放的二進(jìn)制數(shù)為 0,將它送到繼電器型輸出模塊,對應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電,其常開觸電斷開,外部負(fù)載斷電,停止工作。(6) 、中斷程序的處理如果在程序中使用了中斷,終端事件發(fā)生時,CPU 停止正常的掃描工作模式,立即執(zhí)行中斷程序,中斷功能能夠提高 PLC 對某些事件的響應(yīng)速度。(7) 、在程序執(zhí)行過程中使用立即 I/O 指令可以直接存取 I/O 點(diǎn)。用立即 I/O 指令讀第 14 頁 共 38 頁輸入點(diǎn)的值時,相應(yīng)的輸入過程映像寄存器的值未被更新。用立即 I/O 指令改寫輸出點(diǎn)時,相應(yīng)的輸出過程映像寄存器得知被更新。3.2 高速脈沖輸出(PTO)脈沖輸出指令(PLS)用于在高速輸出(Q0.0 和 Q0.1)上控制脈沖串輸出(PTO)和脈寬調(diào)制(PWM)功能。PTO 可以輸出一串脈沖(占空比 50%),用戶可以控制脈沖的周期和個數(shù)。PWM 可以輸出連續(xù)的、占空比可調(diào)的脈沖串,用戶可以控制脈沖的周期和脈寬S7--200有兩個 PTO/PWM發(fā)生器,它們可以產(chǎn)生一個高速脈沖串或者一個脈寬調(diào)制波形。一個發(fā)生器是數(shù)字輸出點(diǎn) Q0.0,另一個發(fā)生器是數(shù)字輸出點(diǎn) Q0.1。一個指定的特殊寄存器(SM)位置為每個發(fā)生器存儲下列數(shù)據(jù):一個控制字節(jié)(8 位),一個計數(shù)值(32 位無符號數(shù))和一個周期或脈寬值(16 位無符號數(shù))。PTO/PWM發(fā)生器與過程映像寄存器共用 Q0.0和 Q0.1。當(dāng)在 Q0.0或 Q0.1上激活 PTO或 PWM功能時,PTO/PWM 發(fā)生器對輸出擁有控制權(quán),同時普通輸出點(diǎn)功能被禁止。輸出波形不受過程映象區(qū)狀態(tài)、輸出點(diǎn)強(qiáng)制值或者立即輸出指令執(zhí)行的影響。當(dāng)不使用 PTO/PWM發(fā)生器功能時,對輸出點(diǎn)的控制權(quán)交回到過程映象寄存器。過程映象寄存器決定輸出波形的起始和結(jié)束狀態(tài),以高低電平產(chǎn)生波形的啟動和結(jié)束。在使能 PTO或者 PWM操作之前,將 Q0.0和 Q0.1過程映象寄存器清 0。所有控制位、周期、脈寬和脈沖計數(shù)值的缺省值均為 0。PTO/PWM 的輸出負(fù)載至少為 10%的額定負(fù)載,才能提供陡直的上升沿和下降沿。PTO按照給定的脈沖個數(shù)和周期輸出一串方波(占空比 50%)。PTO 可以產(chǎn)生單段脈沖串或者多段脈沖串(使用脈沖包絡(luò))??梢灾付}沖數(shù)和周期(以微秒或毫秒為增加量)。在單段管線模式,需要為下一個脈沖串更新特殊寄存器。一旦啟動了起始 PTO段,就必須按照第二個波形的要求改變特殊寄存器,并再次執(zhí)行 PLS指令。第二個脈沖串的屬性在管線中一直保到第一個脈沖串發(fā)送完成。在管線中一次只能存儲一段脈沖串的屬性。當(dāng)?shù)谝粋€脈沖串發(fā)送完成時,接著輸出第二個波形,此時管線可以用于下一個新的脈沖串。重復(fù)這個過程可以再次設(shè)定下一個脈沖串的特性。除去以下兩種情況之外,脈沖串之間可以作到平滑轉(zhuǎn)換:時間基準(zhǔn)發(fā)生了變化或者在利用 PLS指令捕捉到新脈沖之前,啟動的脈沖串已經(jīng)完成。當(dāng)管線已滿時,如果試圖裝入脈沖列參數(shù),狀態(tài)寄存器的 PTO溢出位(SM66.6 或 SM76.6)被置 1。PLC 進(jìn)入 RUN模式時,該位被初始化為 0。如果監(jiān)測到溢出,必須手工清除該位。在多段管線模式,CPU 自動從 V存儲器區(qū)的包絡(luò)表中讀出每個脈沖串的特性。在該模式下,僅使用特殊存儲器區(qū)的控制字節(jié)和狀態(tài)字節(jié)。選擇多段操作,必須裝入包絡(luò)表在 V存儲器中的起始地址偏移量(SMW168 或 SMW178)。時間基準(zhǔn)可以選擇微秒或者毫秒,但是,在包絡(luò)表中的所有周期值必須使用同一個時間基準(zhǔn),而且在包絡(luò)正在運(yùn)行時不能改變。執(zhí)行 PLS指令來啟動多段操作。每段記錄的長度為 8個字節(jié),由 16位周期值、16 位周期增量值和 32位脈沖個數(shù)值組成。表 1中給出了包絡(luò)表的格式。您可以通過編程的方式使脈沖的周期自動增減。在周期增量處輸入一個正值將增加周期;輸入一個負(fù)值將減少周期;輸入 0將不改變周期。當(dāng) PTO包絡(luò)執(zhí)行時,當(dāng)前啟動的段的編號保存在 SMB166(或 SMB176)。表 1從包絡(luò)表開始的字節(jié)偏移 包絡(luò)段數(shù) 描述0 段數(shù)(1~255),如果為 0 將產(chǎn)生致命錯誤1 初始周期(2~65535 個基準(zhǔn)時間單位)3 1 每個脈沖的周期增量(-32768~32767 個時間單位)第 15 頁 共 38 頁5 脈沖數(shù)(1~4294967295)9 初始周期(2~65535 個基準(zhǔn)時間單位)11 每個脈沖的周期增量(-32768~32767 個時間單位132脈沖數(shù)(1~4294967295)17 段數(shù)(1~255),如果為 0 將產(chǎn)生致命錯誤(繼續(xù))3繼續(xù)PLS指令會從特殊存儲器 SM中讀取數(shù)據(jù),使程序按照其存儲值控制 PTO/PWM發(fā)生器。SMB67控制 PTO0或者 PWM0,SMB77 控制 PTO1或者 PWM1。表 2對用于控制 PTO/PWM操作的存儲器給出了描述。表 2Q0.0 Q0.1 描述SM66.4 SM76.4 PTO包絡(luò)由于增量計算錯誤而終止:0=無錯誤,1=有錯誤SM66.5 SM76.5 PTO包絡(luò)因用戶命令中止:0=不是因用戶命令中止,1=因用戶命令中止SM66.6 SM76.6 PTO管線溢出:0=無溢出,1=有溢出狀態(tài)字節(jié)SM66.7 SM76.7 PTO空閑位:0=PTO 正在運(yùn)行。1=PTO 空閑SM67.0 SM77.0 PTO/PWM更新周期值:1=寫新的周期值SM67.1 SM77.1 PWM更新脈沖寬度值:1=寫新的脈沖寬度SM67.2 SM77.2 PTO更新脈沖數(shù):1=寫新的脈沖數(shù)SM67.3 SM77.3 PTO/PWM基準(zhǔn)時間單位:0=1μs,1=1msSM67.4 SM77.4 PWM更新方式:0= 異步更新,1=同步更新SM67.5 SM77.5 PTO操作:0=單段操作(脈沖和周期存在 SM寄存器中)1=多段操作(包絡(luò)表存在 V寄存器中)SM67.6 SM77.6 PTO/PWM模式選擇:0= PTO,1= PWM控制字節(jié)SM67.7 SM77.7 PTO/PWM有效位:0=無效,1=有效SMW68 SMW78 PTO/PWM周期值(2-65535 倍時間基準(zhǔn))SMW70 SMW80 PWM脈沖寬度值(2-65535 倍時間基準(zhǔn))SMD72 SMD82 PTO脈沖計數(shù)值(1-4,294,967,295)SMB166 SMB176 運(yùn)行中的段數(shù)(僅在多段 PTO操作中)SMW168 SMW178 保絡(luò)表的起始位置,從 V0開始的字節(jié)偏移量來表示(僅在多段PTO操作中)SMB170 SMB180 線性包絡(luò)狀態(tài)字節(jié)SMB171 SMB181 線性包絡(luò)結(jié)果寄存器其他PTO/PWM寄存器SMD172 SMD182 手動模式頻率寄存器可以通過修改 SM存儲區(qū)(包括控制字節(jié)),然后執(zhí)行 PLS指令來改變 PTO或 PWM波形的特性,也可以在任意時刻禁止 PTO或者 PWM波形,方法為:首先將控制字節(jié)中的使能位(SM67.7 或者 SM77.7)清 0,然后執(zhí)行 PLS指令。PTO狀態(tài)字節(jié)中的空閑位(SM66.7 或者 SM76.7)標(biāo)志著脈沖串輸出完成。另外,在脈沖串輸出完成時,您可以執(zhí)行一段中斷服務(wù)程序。(參考中斷指令和通訊指令中的描述)。如果您使用多段操作,可以在整個包絡(luò)表完成之后執(zhí)行中斷服務(wù)程序。下列條件使 SM66.4(或 SM76.4)或 SM66.5(或 SM76.5)置位:第 16 頁 共 38 頁(1)如果周期增量使 PTO在許多脈沖后產(chǎn)生非法周期值,會產(chǎn)生一個算術(shù)溢出錯誤,這會終止 PTO功能并在狀態(tài)字節(jié)中將增量計算錯誤位(SM66.4 或者 SM76.4)置 1,PLC 的輸出變?yōu)橛捎诚蠹拇嫫骺刂?。?)如果要手動終止一個正在進(jìn)行中的 PTO包絡(luò),要把狀態(tài)字節(jié)中的用戶終止位(SM66.5 或 SM76.5)置 1。(3)當(dāng)管線滿時,如果試圖裝載管線,狀態(tài)存儲器中的 PTO溢出位(SM66.6 或者SM76.6)置 1。如果想用該位檢測序列的溢出,必須在檢測到溢出后手動清除該位。當(dāng) CPU切換至 RUN模式時,該位被初始化為 0。如果要裝入新的脈沖數(shù)(SMD72 或 SMD82)、脈沖寬度(SMW70 或 SMW80)或周期(SMW68或 SMW78),應(yīng)該在執(zhí)行 PLS指令前裝入這些值和控制寄存器。如果要使用多段脈沖串操作,在使用 PLS指令前也需要裝入包絡(luò)表的起始偏移量(SMW168 或 SMW178)和包絡(luò)表的值。3.3 PLC 發(fā)脈沖程序設(shè)計在軟件編程前,必須根據(jù)實(shí)際控制系統(tǒng)與工藝要求進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的“啟動頻率”和“停止頻率”的標(biāo)定,步進(jìn)電機(jī)能響應(yīng)而不失步的最高步進(jìn)頻率稱為“啟動頻率”,“停止頻率”是指系統(tǒng)控制信號突然關(guān)斷,步進(jìn)電機(jī)不沖過目標(biāo)位置的最高頻率。步進(jìn)電機(jī)在起動和停止時有一個加速及減速過程,且加速度越小則沖擊越小,動作越平穩(wěn)。所以,步進(jìn)電機(jī)工作時—般要經(jīng)歷這樣—個變化過程:加速一恒速(高速)一減速一低速一停止。其中步進(jìn)電動機(jī)在運(yùn)行過程中—般采用如下運(yùn)行曲線,主要要考慮步進(jìn)電動機(jī)的起動時必須有個加速緩沖的過程,對步進(jìn)電動機(jī)起保護(hù)作用。其程序如下:主程序LD SM0.1ATCH 初始化結(jié)束中斷, 3R Q0.1, 1CALL 包絡(luò)表子程序包絡(luò)表子程序LD SM0.0MOVB 16#AC, SMB77MOVW +500, SMW178MOVB 3, VB500MOVW +50, VW501MOVW -1, VW503MOVD 45, VD505MOVW +5, VW509MOVW +0, VW511MOVD 9910, VD513MOVW +5, VW517MOVW +1, VW519MOVD 45, VD521PLS 1初始化結(jié)束中斷第 17 頁 共 38 頁LD SM0.0R SM77.7, 1PLS 1在主程序中先將脈沖輸出端清零(R Q0.1, 1),并設(shè)置相應(yīng)的中斷(3位 I0.1的下降沿),在中斷程序中禁止PTO。接著調(diào)用相應(yīng)的子程序,在子程序中設(shè)置PTO的控制字節(jié)(MOVB 16#AC, SMB77),十六進(jìn)制AC=二進(jìn)制 10101100,根據(jù)表2得知:PTO允許;PTO模式;多段操作;異步更新;基準(zhǔn)時間單位是1ms;寫新的脈沖數(shù);不寫脈沖寬度;不寫新的周期值。接著在 SMW178寄存器中設(shè)置包絡(luò)表的起始位置為vb500,根據(jù)表一設(shè)置包絡(luò)表中的周期值、周期增量和脈沖數(shù)。計算包絡(luò)表的值:周期增量值:De給定段的周期增量=|ECT--ICT|/Q其中:ECT=該段結(jié)束周期時間ICT=該段初始化周期時間Q=該段的脈沖數(shù)量段的最后一個脈沖的周期在包絡(luò)中不直接指定,但必須計算出來(除非周期增量是0)。如果在段之間需要平滑轉(zhuǎn)換,知道段的最后一個脈沖的周期是有用的。計算段的最后一個脈沖周期的公式是:段的最后一個脈沖的周期時間=ICT+(DEL*(Q--1))其中:ICT=該段的初始化周期時間DEL=該段的增量周期時間Q=該段的脈沖數(shù)量周期增量只能以微秒數(shù)或毫秒數(shù)指定,周期的修改在每個脈沖上進(jìn)行這兩項(xiàng)的影響使對于一個段的周期增量的計算可能需要疊代方法。對于結(jié)束周期值或給定段的脈沖個數(shù),可能需要作調(diào)整。在確定校正包絡(luò)表值的過程中,包絡(luò)段的持續(xù)時間很有用。按照下面的公式可以計算完成一個包絡(luò)段的時間長短:包絡(luò)段的持續(xù)時間=Q*(ICT+((DEL/2)*(Q--1)))其中:Q=該段的脈沖數(shù)量ICT=該段的初始化周期時間DEL=該段的增量周期時間3.4 數(shù)據(jù)在存儲器中的數(shù)據(jù)類型與間接尋址二進(jìn)制數(shù)的1位(bit)只有0和1兩種不同的值,可以用來表示開關(guān)量的兩種不同狀態(tài)。如果該位為1 ,則表示梯形圖中對應(yīng)的編程元件的線圈通電,其常開觸點(diǎn)接通,常閉觸點(diǎn)斷開。以后稱改編程元件為1狀態(tài)。如果該位為0,對應(yīng)的編程元件的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反,稱該編程元件為0狀態(tài)。位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型為BOOL型。8位二進(jìn)制數(shù)組成1個字節(jié),其中第0位為最低位,第7位為最高位。兩個字節(jié)組成一個字,兩個字組成一個雙字。一般用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示有符號數(shù),其中最高位為符號位,最高位為0時為正數(shù),為1時為負(fù)數(shù),最大的正數(shù)為16#7FFF,16#表示十六進(jìn)制數(shù)。位存儲單元的地址由字節(jié)地址和位地址組成,例如I3.2,其中的區(qū)域標(biāo)示符“I”表示輸入,字節(jié)地址為3,位地址為2,這種存取方式稱為“字節(jié).位”尋址方式。相鄰的兩個字節(jié)組成一個字,VW100表示由VB100和VB101組成的一個字,VW100中的V為區(qū)域標(biāo)示符,W表示字,100為起始字節(jié)的地址。VD100表示由VB100-VB103組成的雙字,V為區(qū)域標(biāo)示符,D表示存取雙字,100為起第 18 頁 共 38 頁始字節(jié)的地址。見圖9圖9間接尋址是指用指針來訪問存儲區(qū)數(shù)據(jù)。指針以雙字的形式存儲其它存儲區(qū)的地址。只能用V存儲器、L存儲器或者累加器寄存器(AC1、AC2、AC3)作為指針。要建立一個指針,必須以雙字的形式,將需要間接尋址的存儲器地址移動到指針中。指針也可以作為參數(shù)傳遞到子程序中。S7--200允許指針訪問以下存儲區(qū): I、Q、V、M、S、AI、AQ、SMT(僅限于當(dāng)前值)和C(僅限于當(dāng)前值)。您無法用間接尋址的方式訪問單獨(dú)的位,也不能訪問HC或者L存儲區(qū)。要使用間接尋址,您應(yīng)該用“&”符號加上要訪問的存儲區(qū)地址來建立一個指針。指令的輸入操作數(shù)應(yīng)該以“&”符號開頭來表明是存儲區(qū)的地址,而不是其內(nèi)容將移動到指令的輸出操作數(shù)(指針)中。當(dāng)指令中的操作數(shù)是指針時,應(yīng)該在操作數(shù)前面加上“*”號。如圖4--11所示,輸入*AC1指定AC1是一個指針,MOVW指令決定了指針指向的是一個字長的數(shù)據(jù)。在本例中,存儲在VB200和VB201中的數(shù)值被移動到累加器AC0中。見圖10圖103.5 數(shù)據(jù)管理程序大尺寸多工步自動推料進(jìn)給裝置的控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對指定文件自動存取,文件存儲區(qū)的起始地址設(shè)在 VB1000,當(dāng)通過上位機(jī)觸摸屏在數(shù)字輸入欄中輸入數(shù)值時,按下存數(shù)據(jù)鍵,PLC 根據(jù)文件號自動存到相應(yīng)的存儲區(qū)。當(dāng)需要對工件進(jìn)行加工時通過上位機(jī)輸入文件號,按下取數(shù)據(jù)鍵時,PLC 根據(jù)文件號自動取出相應(yīng)的存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)。其程序如下:存數(shù)據(jù)子程序:(vb1000 數(shù)據(jù)存儲區(qū)起始地址;vw80 存文件號地址;vd10 數(shù)據(jù)存儲區(qū)指針,vb100-------vb104 存數(shù)據(jù)緩存區(qū))第 19 頁 共 38 頁LD SM0.0MOVD &VB1000, VD10 指定指針I(yè)TD VW80, VD80 文件號數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換*D +10, VD80 +D VD80, VD10 將偏移量與指針相加并給指針BMW VW100, *VD10, 5 將存數(shù)據(jù)緩存區(qū)的5個數(shù)移到指針指向的地址取數(shù)據(jù)子程序:(vb1000 數(shù)據(jù)存儲區(qū)起始地址;vw90 存文件號地址;vd30 數(shù)據(jù)存儲區(qū)指針;vb200-------vb204 存數(shù)據(jù)緩存區(qū))LD SM0.0MOVD &VB1000, VD30 指定指針I(yè)TD VW90, VD90 文件號數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換*D +10, VD90+D VD90, VD30 將偏移量與指針相加并給指針BMW *VD30, VW200, 5 將指針指向地址以下的5個數(shù)移到取數(shù)據(jù)緩存區(qū)地址存取的數(shù)據(jù)均為實(shí)際距離,且都為相對距離,單位是 mm,要將距離轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù),經(jīng)測量 10000個脈沖電機(jī)走的距離是 100mm,取出的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工進(jìn)給時要將距離轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù),即將距離乘以 100并給相應(yīng)的存脈沖數(shù)的寄存器。3.6 分步運(yùn)動程序分析將取出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù),分別放入五步所對應(yīng)的脈沖數(shù)存儲器里,并將第一步進(jìn)給允許位置一。在進(jìn)行第一步進(jìn)給時設(shè)置脈沖發(fā)送完畢進(jìn)中斷,在中斷程序中將第一步進(jìn)給允許位置 0,設(shè)定第二步進(jìn)給允許,當(dāng)再次按下進(jìn)給按鈕,進(jìn)行第二步的進(jìn)給。在進(jìn)行第二步進(jìn)給時設(shè)置脈沖發(fā)送完畢進(jìn)中斷,在中斷程序中將第二步進(jìn)給允許位置 0,設(shè)定第三步進(jìn)給允許,當(dāng)再次按下進(jìn)給按鈕,進(jìn)行第三步的進(jìn)給。第三步、第四部和第五步一樣,在第五步的中斷里設(shè)定進(jìn)給結(jié)束標(biāo)志位,外界知道進(jìn)給結(jié)束。第 20 頁 共 38 頁第四章 大尺寸多工步自動推料進(jìn)給裝置系統(tǒng)的上位系統(tǒng)設(shè)計(E-VIEW)4.1 E-VIEW 及其設(shè)計軟件 MT500的介紹PLC(Programmable Logical Controller) 通常稱為可編程邏輯控制器,是一種以微處理器為基礎(chǔ),綜合了現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置,由于它擁有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),特別是它適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力和它的高可靠性,使它的應(yīng)用越來越廣泛,已經(jīng)被稱為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱(即 PLC、機(jī)器人和 CAD/CAM)之一。 人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間作雙向溝通的橋梁,用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。隨著機(jī)械設(shè)備的飛速發(fā)展,以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作,而且操作困難,無法提高工作效率。但是使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況,使操作變的簡單生動`,并且可以減少操作上的失誤,即使是新手也可以很輕松的操作整個機(jī)器設(shè)備。使用人機(jī)界面還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化,同時也能減少PLC控制器所需的I/O點(diǎn)數(shù),降低生產(chǎn)的成本同時由于面板控制的小型化及高性能,相對的提高了整套設(shè)備的附加價值。 觸摸屏作為一種新型的人機(jī)界面,從一出現(xiàn)就受到關(guān)注,它的簡單易用,強(qiáng)大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合用于工業(yè)環(huán)境,甚至可以用于日常生活之中,應(yīng)用非常廣泛,比如:自動化停車設(shè)備、自動洗車機(jī)、天車升降控制、生產(chǎn)線監(jiān)控等,甚至可用于智能大廈管理、會議室聲光控制、溫度調(diào)整。 隨著科技的飛速發(fā)展,越來越多的機(jī)器與現(xiàn)場操作都趨向于使用人機(jī)界面, PLC控制器強(qiáng)大的功能及復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理也呼喚一種功能與之匹配而操作又簡便的人機(jī)的出現(xiàn),觸摸屏的應(yīng)運(yùn)而生無疑是21世紀(jì)自動化領(lǐng)域里的一個巨大的革新。 MT500系列觸摸屏是專門面向PLC應(yīng)用的,它不同于一些簡單的儀表式或其它的一些簡單的控制PLC的設(shè)備,其功能非常強(qiáng)大,使用非常方便,非常適合現(xiàn)代工業(yè)越來越龐大的工作量及功能的需求。日益成為現(xiàn)代工業(yè)必不可少的設(shè)備之一。 一般的人機(jī)界面的軟件主要提供以下幾個功能: ? 指示燈(PLC I/O顯示、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)顯示、多段指示燈等) ? 開關(guān) (位狀態(tài)型開關(guān)、多段開關(guān)、切換窗口開關(guān)等) ? 各種動態(tài)圖表 (棒圖、儀表、移動元件、趨勢圖等) ? 數(shù)據(jù)顯示 (數(shù)值顯示、ASCII顯示、文字顯示等) ? 數(shù)據(jù)輸入 (數(shù)值輸入、ASCII輸入、文字輸入等) ? 異常報警 (報警顯示、跑馬燈顯示、事件顯示等) ? 靜態(tài)顯示 (直線、圓、矩形、文字等)4.2 上外界面的編寫調(diào)試1、開機(jī)界面其中進(jìn)入按鈕為功能鍵,進(jìn)入下一個界面。第 21 頁 共 38 頁2、數(shù)據(jù)管理界面該界面分為數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)調(diào)用,按下按鈕時分別進(jìn)入相應(yīng)的界面,同時還有一返回鍵第 22 頁 共 38 頁3、數(shù)據(jù)存儲界面該界面可以輸入數(shù)據(jù)存儲界面,通過村數(shù)據(jù)按鈕將輸入的數(shù)據(jù)根據(jù)文件號存入相應(yīng)的寄存器,同時還有一個村數(shù)據(jù)完成知識燈。但數(shù)據(jù)輸入完畢后按下“返回”鍵,回到上一界面。4、數(shù)據(jù)調(diào)用界面第 23 頁 共 38 頁該界面主要完成數(shù)據(jù)的調(diào)用及對所調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工進(jìn)給。輸入文件號,按下“取數(shù)據(jù)”按鈕,系統(tǒng)自動取出文件號所對應(yīng)的數(shù)據(jù)。當(dāng)開始加工按鈕按下后,系統(tǒng)會自行退回到進(jìn)給位置,完成后第一步進(jìn)給等待中,相應(yīng)的指示燈亮,按下進(jìn)給按鈕,系統(tǒng)進(jìn)行第一步的進(jìn)給,同時相應(yīng)的進(jìn)給指示燈閃爍,第一步借給結(jié)束后第二步進(jìn)給等待中,相應(yīng)的指示燈亮,操作同第一步進(jìn)給。在出現(xiàn)緊急情況時,按下“急?!卑粹o,系統(tǒng)立刻停止進(jìn)給。待緊急情況排除后,可以繼續(xù)進(jìn)給。第 24 頁 共 38 頁第五章 大尺寸多工步自動推料進(jìn)給裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 絲杠的選型計算及其校核滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)體運(yùn)動與直線運(yùn)動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置,它具有下列特點(diǎn)。 ①摩擦損失小、傳動效率高 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動效率可達(dá) 0.92%~0.96%,是普通華東絲杠螺母機(jī)構(gòu)的 3~4 倍,而驅(qū)動轉(zhuǎn)矩僅為華東絲杠螺母機(jī)構(gòu)的四分之一。②運(yùn)動平、摩擦力小靈敏度高、低速時無爬行 由于主要可以存在是滾動摩擦,不僅動、靜摩擦系數(shù)都很小,且其差值很小,因而啟動轉(zhuǎn)矩小,動作靈敏,即使在低速情況下也不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。③軸向剛度高、
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