利用S7-200实现的对四台电机控制

钟一诺

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发布于 2013-06-12 11:04:19

13楼

本人刚刚调试完一个项目,项目中的核心工作是实现四台步进电机的控制,采用的框架结构为CPU224XP+EM253+4台步进电机驱动器及其步进电机(为国产的,非西门子V80,V60系列)。刚开始时打算采用扩展四个EM253模块去控制这四台电机,后来通过分析觉得有两点不合适:
其一:CPU224XP的内部总线电源未必能驱动四台EM253,况且我还有数字量输入出扩展模块。
其二:价格因素,一个EM253大约要2000元,不是很合算。
其三:分析电机的控制要求时发现,一台电机只需简单的旋转去确定四个工作位置就行(利用光电开关来限位),一台步进电机用得不是很频繁,只是需要运行到一确定位置即可。剩下得两台步进电机运行模式相对复杂点,要有绝对、相对模式以及寻参考零点位置。对比这些工程需求后,再看看PLC模块的固有资源中,有两路脉冲输出(Q0.0和Q0.1)可以通过配置向导为PTO直接控制步进电机得运行,如果能把他们利用起来不是可以只需再扩展两个EM253就可以实现系统的对四台步进电机的控制要求了吗?于是我采用了新的设计思路。
第一:采用PTO配置向导,让Q0.0输出脉冲波形简单控制电机的旋转,实现四个位置的确定。
第二:利用西门子提供的MAP函数库(它们是针对Q0.0和Q0.1实现的)来实现第二台步进电机的单一位置控制。此模式中我将运动中的后限位信号和参考原点信号合二为一,因为此控制中电机总是相对于该原点位置向一个方向运行的。完全不需要西门子例子中的三个限位位置(前限位、后限位、参考原点位)。
第三:就是对两个EM253模块的向导配置,从而实现其相对复杂的运动控制。达到了绝对模式和相对模式的运行要求,取得了实际的任务目标。
总结这个项目我着重提到三点:
其一:200系列PLC中,如果要利用其自身的输出脉冲波来实现电机控制的话,必须要选DC输出型的PLC模块,而且以224XP为最好,因为它的脉冲输出可达100KHZ,为200系列中最快的。
其二:一般的步进电机驱动器的输入接受端默认接受5V的电平信号,如果要接受12V或者24V的脉冲信号时要串联限流电阻,而在一般的控制柜中这个限流电阻一般是不方便弄的,所以我建议最好采用5V的电平信号。而在我上面的项目中,EM253模块自身就有5V输出的电源可以利用。另一方面在224Xp的Q0.0所在的这一组输出中,也是支持L+为5V(这也是224Xp中的一个特别之处)工作的,这样就可以满足步进电机驱动器的输入电平要求了。我在上面的项目中刚开始将Q0.0的输出电平接到24V(也是PLC的正常工作电压),让其输入到步进电机的控制输入端,刚开始运行一直均没有问题,一段时间后发现电机不能按要求运行,总是不动。仔细检查后发现该驱动器的输入端的光电二级管已经烧坏了,因为在24V时必须串限流电阻。这一点非常隐蔽,后来我想由于24V在Q0.0的引脚上为脉冲信号,所以驱动器的二极管虽然过流工作,但是为一间歇信号,故而没有马上被烧坏。
第三点:按照一般的运动控制要求,西门子的使用笔记中限位信号采用的前限位、后限位以及原点限位,在实际使用过程中我们其实要按实际的工程特点来应用。象我前面提到的那样,如果电机总是运行在参考原点的一侧,我们可以将某一个限位位置与原点位置合并的,运行控制通过软件编程同样也是能够实现一般的控制要求的,西门子提供的只是一个例子让我们参考。实际运用中我们还是需要分析灵活运用。


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