PLC控制步进电机的研究.pdf

PLC控制步进电机方法的研究朱力(山西省机电设计研究院,山西太原030009)摘要:介绍了运用PLC控制步进电机速度和位置的开发研制思路及软硬件构成。关键词:PLC;步进电机;控制作者简介:朱力(19632),男,山西省太原市人,工程师,1986年毕业于大连铁道学院,本科。0引言随着微电子技术和计算机技术的发展,可编程序控制器有了突飞猛进的发展,其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围,它与计算机有效结合,可进行模拟量控制,具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱(即PLC,机器人,CAD?CAM)之一。目前可编程序控制器(Programmable Controller)简称PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域,为工业自动化提供了有力的工具。1PLC的基本结构PLC采用了典型的计算机结构,主要包括CPU、RAM、ROM和输入?输出接口电路等。如果把PLC看作一个系统,该系统由输入变量-PLC-输出变量组成,外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为PLC的输入变量,它们经PLC外部端子输入到内部寄存器中,经PLC内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子,它们是PLC的输出变量,由这些输出变量对外围设备进行各种控制。2控制方法及研究211FP1的特殊功能简介21111脉冲输出FP1的输出端Y7可输出脉冲,脉冲频率可通过软件编程进行调节,其输出频率范围为360Hz5kHz。21112高速计数器(HSC)FP1内部有高速计数器,可同时输入两路脉冲,最高计数频率为10kHz,计数范围-8 388 608+8 388 607。21113输入延时滤波FP1的输入端采用输入延时滤波,可防止因开关机械抖动带来的不可靠性,其延时时间可根据需要进行调节,调节范围为1m s128m s。21114中断功能FP1的中断有两种类型,一种是外部硬中断,一种是内部定时中断。212步进电机的速度控制FP1有一条SPD0指令,该指令配合HSC和Y7的脉冲输出功能可实现速度及位置控制。速度控制梯形图见图1,控制方式参数见图2,脉冲输出频率设定曲线见图3。213控制系统的程序运行图4是控制系统的原理接线图,图4中Y7输出的脉冲作为步进电机的时钟脉冲,经驱动器产生节拍脉冲,控制步进电机运转。同时Y7接至PLC的输入接点X0,并经X0送至PLC内部的HSC。HSC计数Y7的脉冲数,当达到预定值时发生中断,使Y7的脉冲频率切换至下一参数,从而实现较准确的位置控制。实现这一控制的梯形图见图5。F164SPD0S图1速度控制梯形图SS+1S+2S+3S+4S+5S+6S+Nf1M 1f2M 2fn设定初始脉冲频率设定目标位置对应的脉冲个数设定下一个脉冲频率设定下一个目标位置对应的脉冲个数设定最终目标频率,该值应为“0”图2控制方式参数图3脉冲输出频率设定曲线(下转第25页)22山 西 机 械2003年增刊1 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.常闭触点(2023,2022)、FJF的常闭触点(2022,2021)接通FJ1、FJ2的线圈(2021,0321)电源,并通过FJ1的常开触点(0320,2024)自保,确定下次提升为反向运行。TJ0断电,其常开触点(0320,2011)断开ZJF的电源。开动提升机下放容器,下放一段距离后TWJ0失电。容器继续下放到三中段停车,FTJ3得电,其常开触点(0320,2034)闭合,ZDJ3的常开触点(2034,2031)原已闭合,接通FJF的线圈(2031,0321)电源。FJF的常闭触点(2022,2021)断开FJ1、FJ2的电源。TWJ3得电,其常开触点闭合,为下次选择提升方向做好准备。选择容器从三中段下放到六中段停车,ZDJ3断电,其常开触点(2034,2031)断开FJF的电源,其常闭触点(2022,2021)闭合,FTJ3失电。ZDJ6得电,其常开触点(2024,2025)闭合,TWJ3的常开触点(0320,2025)已经闭合,FJ1、FJ2的线圈(2021,0321)电源被接通,确定提升方向仍为反方向运行。开动提升机下放容器,下放一段距离TWJ3失电,继续下放容器到井底六中段停车。TJ6得电,TJ6常开触点(0320,2031)闭合,接通FJF线圈电源,其常闭触点(2022,2021)切断FJ1、FJ2的电源。TJ6常开触点(0320,2031)的电路没有串联ZDJ6的常开触点,维持FJF有电,即使把水平选择转换开关扳到空位,用按钮CA 2选择下放也不会使FJ1、FJ2得电。从而形成容器下放到井底后,再不能选择反向运行继续下放的联锁。TWJ6得电为下次选择正向运行做好准备。选择容器提升到井口停车,ZDJ6失电,ZDJ0得电,ZDJ0常开触点(2004,2005)闭合,TWJ6常 开 触 点(0320,2005)已经闭合,再经闭合的FJ1常闭触点(2003,2004)、CT1的常闭触点(2002,2003)、ZJF的常闭触点(2002,2001)接通ZJ1、ZJ2的线圈(2001,0321)电源,并通过ZJ1的常开触点(0320,2004)自保,确定这次提升为正向运行。TJ6失电,FJF失电。开动提升机提升容器,提升一段距离TWJ6断电。容器继续提升到井口停车,TJ0得电,其常开触点(0320,2010)闭合,接通ZJF线圈(2011,0321)电源,ZJF的常闭触点(2002,2001)断开ZJ1、ZJ2的电源。TWJ0得电,为下次选择反向运行做好准备。ZJF和FJF的线圈回路没有设置联锁用的ZJ1和FJ1的常开触点。只要ZJF或FJF得电就切断了ZJ1、ZJ2或FJ1、FJ2的电源,ZJ1、ZJ2或FJ1、FJ2失电后不会引起ZJF或FJF断电,从而避免了在ZJ1、ZJ2和ZJF以及FJ1、FJ2和FJF之间产生振荡现象。当因电路故障,在ZJ1、ZJ2和FJ1、FJ2之间产生振荡现象时,也能按下CT1或CT2,用它们的常闭触点(2003,2002或2023,2022)切断电路解除振荡。如果提升设备在井口和井下某中段之间较长时间运行即单水平运行时,只要在相关控制回路实现ZDJ0和该水平的ZDJ自动交替得电,本回路就可以实现提升方向的自动转换。例如容器在井口和三中段之间单水平运行,容器在井口停车后,使ZDJ3自动得电,其常开触点(2028,2024)闭合,接通FJ1、FJ2电源,选择反向运行。容器下放到三中段停车后,ZDJ3自动断电,ZDJ0自动得电,选择正向运行。3结束语本回路采用新式的小体积的CJ20-10交流接触器作为提升方向接触器ZJ1、ZJ2、FJ1、FJ2以及解除接触器ZJF、FJF,触点闭合、断开的动作比记忆继电器灵敏可靠,能更好地实现提升方向回路的各项功能。(上接第22页)控制系统的运行程序:第一句是将DT9044和DT9045清零,即为HSC进行计数做准备;第二句 第五句是建立参数表,参数存放在以DT20为首地址的数据寄存器区;最后一句是启动SPD0指令,执行到这句则从DT20开始取出设定的参数并完成相应的控制要求。图4控制系统原理图由第一句可知第一个参数是K0,是PUL SE方式的特征值,由此规定了输出方式。第二个参数是K70,对应脉冲频率为500Hz,于是Y7发出频率为500Hz的脉冲。第三个参数是K1 000,即按此频率发1 000个脉冲后则切换到下一个频率。而下一个频率即最后一个参数是K0,所以当执行到这一步时脉冲停止,于是电机停转。故当运行此程序时即可使步进电机按照规定的速度、预定的转数驱动控制对象,使之达到预定位置后自动停止。图5控制梯形图3结语利用可编程序控制器可以方便地实现对电机速度和位置的控制,方便可靠地进行各种步进电机的操作,完成各种复杂的工作。它代表了先进的工业自动化革命,加速了机电一体化的实现。522003年增刊1山 西 机 械 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.