运动控制系统装配与调试运动控制系统装配与调试授课内容3.5.docVIP

九江职业技术学院 PLC控制系统设计与安装调试 PAGE 模块三 复杂控制系统设计 任务3.5步进电机位置闭环控制系统设计与装调 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。小车运行轨迹上有位移检测的光栅尺，在轨道上安装有左、右限位开关和原点开关。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，首先找一次原点位置。 （2）当小车碰到左限位或右限位开关动作时，小车立即停止。 （3）设定A位置对应坐标值。按下启动按钮，小车自动运行到A点后停止5S，再自动返回到原点位置结束。运行过程中若按下停止按钮则小车立即停止，运行过程结束。 （4）用光栅尺来检测小车位移。 用A、B相正交高速计数器对光栅尺的A、B相输出脉冲进行高速计数。对高速计数器选择4×计数速率。则高速计数器从0计数到10000个脉冲对应的位移变化为50mm，所以1mm对应的脉冲数为200个。若设定Ａ位置的坐标值为60mm，则对应的高速计数器的当前值为12000。 前面讲的计数器指令的计数速度受扫描周期的影响，对比CPU扫描频率高的脉冲输入，就不能满足控制要求了。为此，SIMATIC S7-200系列PLC设计了高速计数功能（HSC），其计数自动进行不受扫描周期的影响，最高计数频率取决于CPU的类型，CPU22x系列最高计数频率为30KHz，用于捕捉比CPU扫描速更快的事件，并产生中断，执行中断程序，完成预定的操作。高速计数器最多可设置12种不同的操作模式。用高速计数器可实现高速运动的精确控制。 SIMATIC S7-200 CPU22x系列PLC还设有高速脉冲输出，输出频率可达20KHz，用于PTO（输出一个频率可调，占空比为50%的脉冲）和PWM（输出占空比可调的脉冲），高速脉冲输出的功能可用于对电动机进行速度控制及位置控制和控制变频器使电机调速。 一、占用输入/输出端子 1. 高速计数器占用输入端子 CPU224有六个高速计数器，其占用的输入端子如表1所示。 表1 高速计数器占用的输入端子 高速计数器 使用的输入端子 HSC0 I0.0, I0.1, I0.2 HSC1 I0.6, I0.7, I1.0, I1.1 HSC2 I1.2, I1.3, I1.4, I1.5 HSC3 I0.1 HSC4 I0.3, I0.4, I0.5 HSC5 I0.4 各高速计数器不同的输入端有专用的功能，如：时钟脉冲端、方向控制端、复位端、起动端。 注意：同一个输入端不能用于两种不同的功能。但是高速计数器当前模式未使用的输入端均可用于其他用途，如作为中断输入端或作为数字量输入端。例如，如果在模式2中使用高速计数器HSC0，模式2使用I0.0和I0.2，则I0.1可用于边缘中断或用于HSC3。 2. 高速脉冲输出占用的输出端子 S7-200有PTO、PWM两台高速脉冲发生器。 PTO脉冲串功能可输出指定个数、指定周期的方波脉冲（占空比50%）；PWM功能可输出脉宽变化的脉冲信号，用户可以指定脉冲的周期和脉冲的宽度。若一台发生器指定给数字输出点Q0.0，另一台发生器则指定给数字输出点Q0.1。当PTO、PWM发生器控制输出时，将禁止输出点Q0.0、Q0.1的正常使用；当不使用PTO、PWM高速脉冲发生器时，输出点Q0.0、Q0.1恢复正常的使用，即由输出映像寄存器决定其输出状态。 二、速计数器的工作模式 1. 高速计数器的计数方式 （1）单路脉冲输入的内部方向控制加/减计数。即只有一个脉冲输入端，通过高速计数器的控制字节的第3位来控制作加计数或者减计数。该位=1，加计数；该位=0，减计数。如图1所示内部方向控制的单路加/减计数 。 （2）单路脉冲输入的外部方向控制加/减计数。即有一个脉冲输入端，有一个方向控制端，方向输入信号等于1时，加计数；方向输入信号等于0时，减计数。如图2所示外部方向控制的单路加/减计数。 图1 内部方向控制的单路加/减计数 图2 外部方向控制的单路加/减计数 （3）两路脉冲输入的单相加/减计数。即有两个脉冲输入端，一个是加计数脉冲，一个是减计数脉冲，计数值为两个输入端脉冲的代数和。如图3所示。 图3两路脉冲输入的加/减计数 （4）两路脉冲输入的双相正交计数。即有两个脉冲输入端，输入的两路脉冲A 相、B相，相位互差90°（正交），A 相超前B相90°时，加计数；A 相滞后B相90°时，减计数。在这种计数方式下，可选择1x 模式（单倍频，一个时钟脉冲计一个数）和4x 模式（四倍频，一个时钟脉冲计四个数）。如图4，图5所示。 图4两路脉冲输入的双相正交计数1×模式 图5两路脉冲输入的双相正交计数4×模式 2. 高速计数器的工作模式 高速计