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摘要：  借助于cpu214所產(chǎn)生的集成脈沖輸出，通過步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)相對(duì)的位置控制。雖然這種類型的定位控制不需要參考點(diǎn)，本例還是粗略地描述了確定參考點(diǎn)的簡(jiǎn)單步驟。因?yàn)閷?shí)際上它總是相對(duì)一根軸確定一個(gè)固定的參考點(diǎn)，因此，用戶借助于一個(gè)輸入字節(jié)的對(duì)偶碼(dual coding)給cpu指定定位角度。

關(guān)鍵字：  PL，S7-200，步進(jìn)電機(jī)定位控制

　　1 引言

　　plc輸出的集成脈沖可通過步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行定位控制。關(guān)于定位控制，調(diào)節(jié)和控制操作之間存在一些區(qū)別。步進(jìn)電機(jī)不需要連續(xù)的位置控制，而在控制操作中得到應(yīng)用。在以下的程序例子中，借助于cpu214所產(chǎn)生的集成脈沖輸出，通過步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)相對(duì)的位置控制。雖然這種類型的定位控制不需要參考點(diǎn)，本例還是粗略地描述了確定參考點(diǎn)的簡(jiǎn)單步驟。因?yàn)閷?shí)際上它總是相對(duì)一根軸確定一個(gè)固定的參考點(diǎn)，因此，用戶借助于一個(gè)輸入字節(jié)的對(duì)偶碼(dual coding)給cpu指定定位角度。用戶程序根據(jù)該碼計(jì)算出所需的定位步數(shù)，再由cpu輸出相關(guān)個(gè)數(shù)的控制脈沖。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　如圖1所示。

　　

　　3 硬件配置

　　

 

　　如表1所示。

　　4 軟件結(jié)構(gòu)

　　4.1 plc的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)

　　plc的部分輸入信號(hào)與輸出信號(hào)，以及標(biāo)志位如表2所示。

　　4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　plc的程序框圖如圖2所示。

　　

　　.3 初始化

　　在程序的第一個(gè)掃描周期(sm0.1=1)，初始化重要參數(shù)。選擇旋轉(zhuǎn)方向和解除聯(lián)鎖。

　　4.4 設(shè)置和取消參考點(diǎn)

　　如果還沒有確定參考點(diǎn)，那么參考點(diǎn)曲線應(yīng)從按“start”按扭(i1.0)開始。cpu有可能輸出最大數(shù)量的控制脈沖。在所需的參考點(diǎn)，按“設(shè)置/取消參考點(diǎn)”開關(guān)(i1.4)后，首先調(diào)用停止電機(jī)的子程序。然后，將參考點(diǎn)標(biāo)志位m0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”顯示在輸出端q1.0。

　　如果i1.4的開關(guān)已激活，而且“定位控制”也被激活(m0.3=1)，則切換到“參考點(diǎn)曲線”參考點(diǎn)曲線。在子程序1中，將m0.3置成0，并取消“定位控制激活”的顯示(q1.0=0)。此外，控制還為輸出最大數(shù)量的控制脈沖做準(zhǔn)備。當(dāng)再次激活i1.4開關(guān)，便在兩個(gè)模式之間切換。如果此信號(hào)產(chǎn)生，同時(shí)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)，那么電機(jī)就自動(dòng)停止。

　　實(shí)際上，一個(gè)與驅(qū)動(dòng)器連接的參考點(diǎn)開關(guān)將代替手動(dòng)操作切換開關(guān)的使用，所以，參考點(diǎn)標(biāo)志能解決模式切換。

　　4.5 定位控制

　　如果確定了一個(gè)參考點(diǎn)(m0.3=1)而且沒有聯(lián)鎖，那么就執(zhí)行相對(duì)的定位控制。在子程序2中，控制器從輸入字節(jié)ibo讀出對(duì)偶碼方式的定位角度后，再存入字節(jié)mb11。與此角度有關(guān)的脈沖數(shù)，根據(jù)下面的公式計(jì)算：

　　n=φ/360°×s

　　式中：n-控制脈沖數(shù)

　　φ-旋轉(zhuǎn)角度

　　s-每轉(zhuǎn)所需的步數(shù)

　　該程序所使用的步進(jìn)電機(jī)采用半步操作方式(s=1000)。在子程序3中循環(huán)計(jì)算步數(shù)，如果現(xiàn)在按“start”按鈕(i1.0)，cpu將從輸出端q0.0輸出所計(jì)算的控制脈沖個(gè)數(shù)，而且電機(jī)將根據(jù)相應(yīng)的步數(shù)來轉(zhuǎn)動(dòng)，并在內(nèi)部將“電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)”的標(biāo)志位m0.1置成1。

　　在完整的脈沖輸出之后，執(zhí)行中斷程序0，此程序?qū)0.1置成0，以便能夠再次起動(dòng)電機(jī)。

　　4.6 停止電機(jī)

　　按“stop”(停止)按扭(i1.1)，可在任何時(shí)候停止電機(jī)。執(zhí)行子程序0中與此有關(guān)的指令。

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　　5 程序和注釋

　　//標(biāo)題：用脈沖輸出進(jìn)行定位控制

　　//主程序

　　ld sm0.1

　　//僅首次掃描周期sm0.1才為1。

　　r m0.0，128

　　//md0至md12復(fù)位

　　atch 0，19

　　//把中斷程序0分配給中斷事件19(脈沖串終止)

　　eni

　　//允許中斷

　　//脈沖輸出功能的初始化

　　movw 500，smw68

　　//脈沖周期t=500us

　　movw 0，smw70

　　//脈沖寬度為0(脈沖調(diào)制)

　　movd 429496700，smd72

　　//為參考點(diǎn)設(shè)定的最大脈沖數(shù)

　　//設(shè)置逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)

　　ldn m0.1 //若電機(jī)停止

　　a i1.5 //且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān)=1

　　s q0.2，1 //則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(q0.2=1)

　　//設(shè)置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)

　　ldn m0.1 //若電機(jī)停止

　　an i1.5 //且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān)=0

　　r q0.2，1 //則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(q0.2=0)

　　//聯(lián)鎖

　　ld i1.1

　　//若按“stop”(停止)按鈕

　　s m0.2，1 //則激活聯(lián)鎖(m0.2=1)

　　//解除聯(lián)鎖

　　ldn i1.1

　　//若“start”(啟動(dòng))按鈕松開

　　an i1.0

　　//且“stop”(停止)按鈕松開

　　r m0.2，1 //則解除聯(lián)鎖(m0.2=0)

　　//確定操作模式(參考點(diǎn)定位控制)

　　ld i1.4

　　//若按“設(shè)置/取消參考點(diǎn)”按鈕

　　eu //上升沿

　　call 1 //則調(diào)用子程序1

　　//啟動(dòng)電機(jī)

　　ld i1.0

　　//若按“start”(啟動(dòng))按鈕

　　eu //上升沿

　　an m0.1 //且電機(jī)停止

　　an m0.2 //且無聯(lián)鎖

　　ad≥ smd72，1

　　//且步數(shù)≥1，則

　　movb 16#85，smb67

　　//置脈沖輸出功能(pto)的控制位

　　pls 0 //啟動(dòng)脈沖輸出(q0.0)

　　s m0.1，1

　　//“電機(jī)運(yùn)行”標(biāo)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 //且電機(jī)停止

　　call 2 //則調(diào)用子程序2

　　//停止電機(jī)

　　ld i1.1

　　//若按“stop”(停止)按鈕

　　eu //上升沿

　　a m0.1 //且電機(jī)運(yùn)行，則

　　call 0 //則調(diào)用子程序0

　　mend //主程序結(jié)束

　　//子程序1

　　sbr 0 //子程序0停止電機(jī)

　　movb 16#cb，smb67

　　//激活脈寬調(diào)制

　　pls 0 //停止輸出脈沖到q0.0

　　r m0.1，1

　　//“電機(jī)運(yùn)行”標(biāo)志位復(fù)位(m0.1=0)

　　ret //子程序0結(jié)束

　　sbr1

　　//子程序1，“確定操作模式”

　　ld m0.1 //若電機(jī)運(yùn)行

　　call 0

　　//則調(diào)用子程序0，停止電機(jī)

　　//申請(qǐng)“參考點(diǎn)曲線”

　　ld m0.3

　　//若已激活“定位控制”，則

　　r m0.3，1

　　//參考點(diǎn)標(biāo)志位;復(fù)位(m0.3=0)

　　r q1.0，1

　　//取消“定位控制激活”信息(q1.0=0)

　　movd 429496700，smd72

　　//為新的“參考點(diǎn)曲線”設(shè)定最大的脈沖數(shù)。

　　cret

　　//條件返回到主程序。

　　//申請(qǐng)“定位控制”

　　ldn m0.3

　　//若未設(shè)置參考點(diǎn)(m0.3=0)，則

　　s m0.3，1

　　//參考點(diǎn)標(biāo)志位置位(m0.3=1)

　　s q1.0，1

　　//輸出“定位控制激活”信息(q1.0=1)

　　ret //子程序1結(jié)束

　　//子程序2

　　sbr2 //子程序2，“定位控制”

　　movb ib0，mb11

　　//把定位角度從ibo拷到md8的最低有效字節(jié)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中循環(huán)步數(shù)

　　movw 0，mw12 //刪除r2

　　+d md12，md8

　　//把步數(shù)寫入md8

　　movd md8，smd72

　　//把步數(shù)傳到smd72

　　ret //子程序2結(jié)束

　　//子程序3

　　sbr3 //子程序3，“循環(huán)步數(shù)”

　　ldw≥mw12，5 //如果r2≥5/9，則

　　incw mw14 //步數(shù)增加1。

　　ret

　　//子程序3結(jié)束

　　//中斷程序0，“脈沖輸出終止”

　　int0 //中斷程序0

　　r m0.1，1

　　//“電機(jī)運(yùn)行”標(biāo)志位復(fù)位(m0.1=0)

　　ret //子程序0結(jié)束

　　6 結(jié)束語

　　通過對(duì)硬件和軟件的合理設(shè)計(jì)，用較為價(jià)廉的西門子s7-200系列plc作為核心控制部件，構(gòu)成的定位系統(tǒng)能夠達(dá)到精確定位的目的。特別應(yīng)指出的是通過靈活、巧妙的應(yīng)用plc的指令系統(tǒng)，可使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度定位。