6ES7215-1AF40-0XB0参数详细

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1 引言

PLC输出的集成脉冲可通过步进电机进行定位控制。关于定位控制，调节和控制操作之间存在一些区别。步进电机不需要连续的位置控制，而在控制操作中得到应用。在以下的程序例子中，借助于CPU214所产生的集成脉冲输出，通过步进电机来实现相对的位置控制。虽然这种类型的定位控制不需要参考点，本例还是粗略地描述了确定参考点的简单步骤。因为实际上它总是相对一根轴确定一个固定的参考点，因此，用户借助于一个输入字节的对偶码(Dual coding)给CPU指定定位角度。用户程序根据该码计算出所需的定位步数，再由CPU输出相关个数的控制脉冲。

2 系统结构

如图1所示。

图1 系统结构

3 硬件配置
如表1所示。

4 软件结构

4.1 PLC的输入信号与输出信号
PLC的部分输入信号与输出信号，以及标志位如表2所示。
4.2 系统软件设计
PLC的程序框图如图2所示。

4.3 初始化
在程序的个扫描周期(SM0.1=1)，初始化重要参数。选择旋转方向和解除联锁。

4.4 设置和取消参考点
如果还没有确定参考点，那么参考点曲线应从按“START”按扭(I1.0)开始。CPU有可能输出大数量的控制脉冲。在所需的参考点，按“设置/取消参考点”开关(I1.4)后，首先调用停止电机的子程序。然后，将参考点标志位M0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”显示在输出端Q1.0。

如果I1.4的开关已激活，而且“定位控制”也被激活(M0.3=1)，则切换到“参考点曲线”参考点曲线。在子程序1中，将M0.3置成0，并取消“定位控制激活”的显示(Q1.0=0)。此外，控制还为输出大数量的控制脉冲做准备。当再次激活I1.4开关，便在两个模式之间切换。如果此信号产生，同时电机在运转，那么电机就自动停止。

实际上，一个与驱动器连接的参考点开关将代替手动操作切换开关的使用，所以，参考点标志能解决模式切换。

4.5 定位控制
如果确定了一个参考点(M0.3=1)而且没有联锁，那么就执行相对的定位控制。在子程序2中，控制器从输入字节IBO读出对偶码方式的定位角度后，再存入字节MB11。与此角度有关的脉冲数，根据下面的公式计算:
N=φ/360°×S
式中:N-控制脉冲数
φ-旋转角度
S-每转所需的步数
该程序所使用的步进电机采用半步操作方式(S=1000)。在子程序3中循环计算步数，如果现在按“START”按钮(I1.0)，CPU将从输出端Q0.0输出所计算的控制脉冲个数，而且电机将根据相应的步数来转动，并在内部将“电机转动”的标志位M0.1置成1。
在完整的脉冲输出之后，执行中断程序0，此程序将M0.1置成0，以便能够再次起动电机。

4.6 停止电机
按“STOP”(停止)按扭(I1.1)，可在任何时候停止电机。执行子程序0中与此有关的指令。

5 程序和注释

//标题:用脉冲输出进行定位控制
//主程序
LD SM0.1
//仅扫描周期SM0.1才为1。
R M0.0，128
//MD0至MD12复位
ATCH 0，19
//把中断程序0分配给中断事件19(脉冲串终止)
ENI
//允许中断
//脉冲输出功能的初始化
MOVW 500，SMW68
//脉冲周期T=500us
MOVW 0,SMW70
//脉冲宽度为0(脉冲调制)
MOVD 429496700，SMD72
//为参考点设定的大脉冲数
//设置逆时针旋转
LDN M0.1 //若电机停止
A I1.5 //且旋转方向开关=1
S Q0.2，1 //则逆时针旋转(Q0.2=1)
//设置顺时针旋转
LDN M0.1 //若电机停止
AN I1.5 //且旋转方向开关=0
R Q0.2，1 //则逆时针旋转(Q0.2=0)
//联锁
LD I1.1
//若按“STOP”(停止)按钮
S M0.2，1 //则激活联锁(M0.2=1)
//解除联锁
LDN I1.1
//若“START”(启动)按钮松开
AN I1.0
//且“STOP”(停止)按钮松开
R M0.2，1 //则解除联锁(M0.2=0)
//确定操作模式(参考点定位控制)
LD I1.4
//若按“设置/取消参考点”按钮
EU //上升沿
CALL 1 //则调用子程序1
//启动电机
LD I1.0
//若按“START”(启动)按钮
EU //上升沿
AN M0.1 //且电机停止
AN M0.2 //且无联锁
AD≥ SMD72，1
//且步数≥1，则
MOVB 16#85，SMB67
//置脉冲输出功能(PTO)的控制位
PLS 0 //启动脉冲输出(Q0.0)
S M0.1，1
//“电机运行”标志位置位(M0.1=1)
//定位控制
LD M0.3
//若已激活“定位控制” 操作模式
AN M0.1 //且电机停止
CALL 2 //则调用子程序2
//停止电机
LD I1.1
//若按“STOP”(停止)按钮
EU //上升沿
A M0.1 //且电机运行，则
CALL 0 //则调用子程序0
MEND //主程序结束
//子程序1
SBR 0 //子程序0停止电机
MOVB 16#CB，SMB67
//激活脉宽调制
PLS 0 //停止输出脉冲到Q0.0
R M0.1，1
//“电机运行”标志位复位(M0.1=0)
RET //子程序0结束
SBR1
//子程序1，“确定操作模式”
LD M0.1 //若电机运行
CALL 0
//则调用子程序0，停止电机
//申请“参考点曲线”
LD M0.3
//若已激活“定位控制”，则
R M0.3，1
//参考点标志位;复位(M0.3=0)
R Q1.0，1
//取消“定位控制激活”信息(Q1.0=0)
MOVD 429496700，SMD72
//为新的“参考点曲线”设定大的脉冲数。
CRET
//条件返回到主程序。
//申请“定位控制”
LDN M0.3
//若未设置参考点(M0.3=0)，则
S M0.3，1
//参考点标志位置位(M0.3=1)
S Q1.0，1
//输出“定位控制激活”信息(Q1.0=1)
RET //子程序1结束
//子程序2
SBR2 //子程序2，“定位控制”
MOVB IB0，MB11
//把定位角度从IBO拷到MD8的低有效字节MB11。
R M8.0，24
//MB8至MB10清零
DIV 9，MD8
//角度/9=q1+r1
MOVW MW8，MW14
//把r1存入MD12
MUL 25，MD8
//q1×25→MD8
MUL 25，MD12
DIV 9，MD12
// r1×25／9= q2+r2
CALL 3
//在子程序3中循环步数
MOVW 0，MW12 //删除r2
+D MD12，MD8
//把步数写入MD8
MOVD MD8，SMD72
//把步数传到SMD72
RET //子程序2结束
//子程序3
SBR3 //子程序3，“循环步数”
LDW≥MW12，5 //如果r2≥5／9，则
INCW MW14 //步数增加1。
RET
//子程序3结束
//中断程序0，“脉冲输出终止”
INT0 //中断程序0
R M0.1，1
//“电机运行”标志位复位(M0.1=0)
RET //子程序0结束

6 结束语

通过对硬件和软件的合理设计，用较为价廉的西门子S7-200系列PLC作为核心控制部件，构成的定位系统能够达到**定位的目的。特别应指出的是通过灵活、巧妙的应用PLC的指令系统，可使系统实现高精度定位。

1、 引言
        大型轴承内、外套上的分度、打孔是轴承中的关键工序 ,它的工艺水平和质量的高低直接影响轴承的质量、寿命和制造成本。目前轴承行业大型轴承内、外套的分度方式普遍采用人工分度方式 ,其分度精度低、累积误差大 、工作效率低、工人劳动强度大，对轴承性能的提高造成很大的影响。我们所研制的大型数控分度头,采用PLC可编程控制器 ,控制步进电机驱动蜗轮蜗杆对执行工件进行自动分度， 结构简单、制造费用低，较好地解决了生产中的实际问题。

2、 总体设计方案
        步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。其重要特点是只有周期性的误差而无累积误差。步进电机的运行要有步进电机驱动器这一电子装置进行驱动，这种装置就是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说: 控制系统每发一个脉冲信号，通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。因此，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机**调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机**定位。

        在我们所设计的数控分度头中，就是利用这一线性关系，用PLC进行电气控制、编写分度算法程序，控制脉冲信号的频率和脉冲数，步进电机驱动蜗轮蜗杆对执行工件进行**分度，并可实现调整、手动分度、自动分度等多种电气控制。      

        电气控制方案为PLC＋步进电机及可细分驱动器+数显尺。PLC选用DVP20EH00T，AC220伏供电20点 200HZ晶体管输出类型；根据分度精度要求考虑，选用可细分驱动器及步进电机，考虑分度时对工件的扭矩M=FR=fNR ,计算出大扭矩为27Nm。按矩频特性选取步进电机 ,选130BYG350A型三相混合式步进电机及配套细分驱动器MS-3H130M。
PLC的I/O配置如下表：

       该数控分度头在径向安装数显尺来控制径向分度尺寸；由PLC控制步进电机轴向分度。操作人员启动电源 ,输入分度数后 ,调整/分度开关置于分度位置即可实现手动或自动分度。在自动分度中可实现分度机构的松开、上升、分度、下降、卡紧再松开的顺序控制

3、分度算法
        设总孔数为D2,总脉冲数D0，分度脉冲可计算为 :D0/D2=D4 +D5（余数）。若D5=0时 ,步进电机每转动一次,电机转角控制脉冲均为D4。若D5≠0时 ,将D5与孔数的一半（D2/2=D8）进行比较，若小于孔数的一半，步进电机先按D4个脉冲分度，步进电机每转过一个分度角，余数D5累积一次，当累积数大于D8时，步进电机则按D4+1个脉冲分度一次，此时累积数减去D4+1脉冲的余数即D2-D5，然后再按D4个脉冲分度，依次类推直至分度完毕；若余数大于孔数的一半，步进电机先按D4+1个脉冲分度，余数按D2-D5累积，当累积数大于D8时，步进电机则按D4个脉冲分度一次，此时累积数减去D4脉冲的余数D5，然后再按D4+1个脉冲分度，依次类推直至分度完毕。这样的分度算法，使孔与孔之间的分度误差始终小于一个脉冲当量，可以实现在3600转角误差为0的分度精度要求。

4、分度算法梯形图

5结束语
        该大型数控分度头应用于1000mm～2000mm的轴承内、外套的分度 。主要优点为 :(1)分度精度高。驱动器在高细分10000工作状态下，孔孔之间分度误差可控制在7.3μm, 可以实现3600转角误差为0的分度精度要求，满足了工件的分度要求。(2) 工作效率高，分度速度快。选用的PLC高频率为200HZ，在自动分度工作状态下，50个孔的分度工作不足十分钟即可完成。(3)操作灵活、简便。该数控分度头实现调整（不分度）、手动或自动分度等电气操作。人工分度方式需要测量、画线等费工费时 ,由PLC控制的步进电机自动分度方式只需输入分度数 ,即可实现分度的多种控制。 (4)该数控分度头经济、实用。投入使用后，较好地解决了以往大型轴承内、外套的分度存在的问题，提高了轴承产品质量 ,降低工人劳动强度