PDF《S7 2200 PLC在伺服电机位置控制中的应用》

200 PLC作为上位机控 制器.通过高速脉冲输出、 EM253 位置控制模块、 自 由口通信三种方式控制伺服电机运动.

2 高速脉冲输出模式 西门子 CPU224XP配置两个内置脉冲发生器 ,它 有脉冲串输出 ( PTO)和脉冲宽度调制输出两种脉冲发 生模式可供选择.这两个脉冲发生器的最大脉冲输出 频率为

100 kHz.在脉冲串输出方式中 , PLC可生成一 个50%占空比脉冲串 ,用于步进电机或伺服电机的速 度和位置的控制 [2 -

3 ] .

8 3 S72

200 PLC在伺服电机位置控制中的应用 胡佳丽 ,等《自动化仪表 》 第30卷第 12期2009年12月2.

1 硬件构成 图 1为高速脉冲输出方式的位置控制原理图.控制 过程中 ,将伺服驱动器工作定义在脉冲 +方向模式下 , Q0 . 0发送脉冲信号 ,控制电机的转速和目标位置;

Q0 . 1发送 方向信号 ,控制电机的运动方向.伺服电动缸上带有左限 位开关L I M - 、 右限位开关 L I M +以及参考点位置开关 REF.三个限位信号分别连接到 CPU224XP的I0.0~I0 . 2三 个端子上 ,可通过软件编程 ,实现限位和找寻参考点. 图1位置控制原理图 Fig .

1 Schematic diagram of position control 2.

2 程序设计 高速脉冲串输出 ( PTO ) 可以通过 Step

72 M icro / W I N的位置控制向导进行组态 ,也可通过软件编程实 现控制 [2 ] .PTO输出方式没有专门的位置控制指令 , 只有一条脉冲串输出指令 ,而且在脉冲发送过程中不 能停止 ,也不能修改参数.为解决以上问题 ,可以设置 脉冲计数值等于

10 (或更小 ) ,并能使脉冲发送指令 PLS处于激活状态.这样 ,就可以在任一脉冲串发送 完之后修改脉冲周期. 图 2为高速脉冲输出方式位置控制流程图.控制 思路为 :通过 PTO 模式输出 ,可以控制脉冲的周期和 个数 ;

通过启用高速计数器 HSC,对输出脉冲进行实时 计数和定位控制 ,以控制伺服电机的运动过程. 图2位置控制流程图 Fig .

2 Flowchart of position control

3 EM253位置控制模块 EM253位置控制模块是西门子 S72

200 的特殊功 能位置控制模块 ,它能够产生脉冲串用于步进电机与 伺服电机的速度和位置的开环控制 [4 ] . 3.

1 硬件构成 如图 3所示为 EM253位置控制原理图 ,定义伺服 驱动器工作在脉冲 +方向模式下.P0 口发送脉冲 , P1 口发送方向 ,D IS端硬件使能放大器 ,并同时清除放大 器错误 , L I M - 、 L I M +、 REF分别为电机左限位、 右限 位以及参考点. 图3EM253位置控制原理图 Fig .

3 Princip le diagram of E M253 position control 3.

2 程序设计 EM253位置控制模块可以通过 Step

72 Micro /W I N 进行向导配置 ,配置完成后系统将自动生成子程序 ,编 程简单、 可轻松实现手动、 自动、 轨迹运行模式 [4 ] .由于 EM253属于开环控制 ,不能很好地反馈电机实际运动情 况.因此 ,利用伺服驱动器本身的差分输出信号 ,通过 伺服驱动器软件设置 ,反馈给 PLC,实现闭环位置控制. 但由于直线伺服电动缸与 PLC可允许发送接收信号存 在一定差别 [5 ] ,因此 ,需要对输入到 PLC的信号进行电 平的转化以及降低伺服驱动器发送的反馈脉冲频率. PLC对输入脉冲进行累加 ,从而得到电机的实际运转位 置与运转速度 ,其脉冲计数程序如下. ①计数器初始化程序 LD S M0.

1 ∥ 首次扫描时 MOVB 16#FC, S MB47 ∥S MB47 = 16#F4, S MB47为高速计数器 1的控制字节 HDEF