西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8程序安装

西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8程序安装一、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。二、PLC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。三、控制方法及研究1、FP1的特殊功能简介（1） 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360Hz～5kHz。（2） 高速计数器（HSC）    FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，高计数频率为10kHz，计数范围-8388608～+8388607。　　 （3） 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1ms～128ms。（4） 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。2、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。　　 3、控制系统的程序运行    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4。　　图4 控制梯形图　　控制系统的运行程序：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;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。　　 由句可知个参数是K0，是PULSE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K1000，即按此频率发1000个脉冲后则切换到下一个频率。而下一个频率即后一个参数是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。　　三、结束语    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。·采用位置控制指令(DRVA)，大致阐述FX1S控制步进电机的方法。由于水平有限，本实例采用非述语论述，请勿引用。·FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！·PLS+，PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-为步进驱动器的方向信号端子。·所谓位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。·实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。)·说明：·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能)·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A点时，D8140的值是3000。此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！·把程序中的位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI)：·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。D8140的值为0[NextPage]·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出)，D8140的值为-6000。    ·一般两相步进电机驱动器端子示意图：·FREE+，FREE-：脱机信号，步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能，也就是锁住转子不动。而当有脱机信号时解除自锁功能，转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。·V+，GND：为驱动器直流电源端子，也有交流供电类型。0 前言    PLC是一种以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动化装置。由于它具有体积小、功能强、程序设计简单，以及维护方便等优点，特别是PLC适应恶劣的工业环境的能力和高可靠性，使其应用越来越广泛。但是由于我国的PLC技术教育落后，许多高校毕业生，甚至一些现场工程技术人员对PLC的知识也相当缺乏[1]。    步进电机是工业自动化过程当中经常用到的一种控制传动机构，它是通过接受输入脉冲，然后每个脉冲转动一定的步距（角度）来完成对执行机构的控制传动的。使用PLC可以通过特殊功能存储器（SM）或者增加EM253位控模块来控制步进电机，但是使用SM需要熟悉每一位的意义，而且编程烦琐。如果为PLC增加功能扩展模块，无疑会增加产品成本。鉴于这些原因并结合本人的实践经验，本文利用STEP 7-Micro/WIN 位置控制向导来实现应用PLC控制步进电机的运动功能。1 操作步骤[2]    使用STEP 7——Micro/WIN位置控制向导，为线性脉冲串输出（PTO）操作组态一个内置输出。启动位置控制向导，可以点击浏览条中的向导图标，然后双击PTO/PWM图标，或者选择菜单命令工具→位置控制向导。（1）在位置控制向导对话框中选择“配置S7-200 PLC内置PTO/PWM操作”。（2）选择Q0.0或Q0.1，组态作为PTO的输出。（3）从下拉对话框中选择“线性脉冲串输出（PTO）”。（4）若想监视PTO产生的脉冲数目，点击复选框选择使用高速计数器。（5）在对应的编辑框中输入高电机速度（MAX_SPEED）和电机的启动/停止速度（SS_SPEED）的数值。（6）在对应的编辑框中输入加速和减速时间。（7）在移动包络定义界面，点击新包络按钮允许定义包络，并选择所需的操作模式。a）对于相对位置包络：输入目标速度和脉冲数。然后，可以点击“绘制包络”按钮，查看移动的图形描述。若需要多个步，点击“新步”按钮并按要求输入步信息。b）对于单速连续转动：在编辑框中输入目标速度的数值。若想终止单速连续转动，点击子程序编程复选框，并输入停止事件后的移动脉冲数。（8）根据移动的需要，可以定义多个包络和多个步。（9）选择完成结束向导。2 应用实例    本例通过PLC控制步进电机在车轮自动超声探伤中的应用，进一步说明利用STEP 7-Micro/WIN 位置控制向导来实现利用PLC控制步进电机的具体操作过程。    车轮自动超声探伤系统是利用车轮在探伤架上的转动，通过超声波来实现对车轮内部缺陷的检测，其中车轮的转动是由步进电机通过减速箱来实现驱动的。整个系统机械部分的运动由下位机（PLC）来控制，如图1。 图1 机械系统运动原理       图2 上位机与下位机的通信    为了保证探伤的准确性，一般需要两组探头同时检测分别对车轮的踏面以及内侧面。当这两组探头分别接触到车轮的踏面和内侧面后，PLC会收到这两组探头的行程开关发出的探头到位信号，此时由下位机向上位机（工控机）上传“准备好”信号。在上位机收到“准备好”信号后，可以向下位机发送“探伤开始”的信号了，下位机收到该信号后，立即向步进电机发送脉冲，车轮开始转动，探伤工作开始了，如图2所示，其中上位机与下位机是采用自由口方式进行通信的。    在这个过程中，利用位置控制向导对步进电机的配置非常重要，合理的配置能够增加探伤系统的灵敏度，不合理的配置会增加探伤工作的困难，甚至有可能烧坏电机。    在该应用中，配置向导的前四个操作步骤中一般采用默认设置即可。在操作步骤（5）中，MAX_SPEED的设置应该在电机力矩的大范围内，驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定，在这里设为400。对SS_SPEED的设置不能太大，太大就会造成电机失步，但是如果太小就会在电机启动时产生颤抖或者振动，在此设为100。具体应用要根据不同的电机使用说明书来设置。低电机速度（MIN_SPEED）系统默认等于SS_SPEED。MAX_SPEED、SS_SPEED和MIN_SPEED的关系如图3所示。[NextPage]图3  大、小和开始/停止速度    在步骤（6）中可以设置加速时间（ACCEL_TIME）和减速时间（DECEL_TIME），如图4所示。在该系统中，探伤主要是在电机匀速转动时工作的，所以加速与减速时间越小越有利于探伤工作，但是时间太小会影响步进电机的使用寿命，在此加速时间设为1000，减速时间设为500。 图4 加速时间和减速时间    在步骤（7）中，由于步进电机本身存在加速与减速时间，所以我们选择建立相对位置包络。并且探伤系统不需要中间变速度，所以只需要输入希望的步0信息。在该系统中，我们希望的目标速度为150（介于MAX_SPEED和MIN_SPEED之间）。假设α为步进电机一步转过的角度，θ为步进电机总共需要转的角度，ψ为步进电机需要的总脉冲数，φ为车轮总共转过的角度，n为减速箱的传动比，于是计算包络总位移（即步进电机需要的总脉冲数）的公式为ψ=θ/α=nφ/α            （1）    由于步进电机存在开始时加速和结束时减速两个无法克服的过程，所以在这两个过程中可能存在漏探或误探，于是在探伤过程中规定，车轮至少应转1.25圈，即450°。在该系统中，n=60，α=0.72°（即每转细分数为500步）,因此由公式（1）可以推出ψ=37500。绘制的包络如图5所示。 图5 相对位置模式下的包络    然后选择一个大小合适且未使用的V存储区来保存配置和包络信息，后向导会根据刚才的配置生成PTO0_CTRL、PTO0_MAN和PTO0_RUN三个项目组件，用户可以在自己编写的程序中调用这些组件。其中：PTO0_CTRL指令是用于在手动模式下初始化步进电机；PTO0_MAN指令是用于手动模式控制线性[NextPage]PTO，在手动模式中，可以使用不同的速度操作PTO，如图6；PTO0_RUN指令用于命令线性PTO操作执行在向导配置中指定的运动包络，如图7。 图6 PTO0_MAN指令应用图7 PTO0_RUN指令应用      至此，利用位置控制向导对步进电机的配置已经完成。3 结论    通过上面的例子可以看出，本文介绍的利用STEP 7-Micro/WIN 位置控制向导来实现PLC对步进电机的控制，操作简单，而且不用增加功能扩展模块，降低了产品成本，是非常值得在PLC应用中尝试的。