6GK7243-1EX01-0XE0详细说明

6GK7243-1EX01-0XE0详细说明

 伺服控制、驱动及接口 

5.1 步进电机控制系统的组成 

步进电机的控制系统由可编程控制器、环行脉冲分配器和步进电机功率驱动器组成，其结构见图1。 

控制系统中PLC用来产生控制脉冲；通过PLC编程输出一定数量的方波脉冲，控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量；同时通过编程控制脉冲频率——既伺服机构的进给速度；环行脉冲分配器将可编程控制器输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。PLC控制的步进电机可以采用软件环行分配器，也可以采用如图1所示的硬件环行分配器。采用软环占用的PLC资源较多，特别是步进电机绕组相数M>4时，对于大型生产线应该予以充分考虑。采用硬件环行分配器，虽然硬件结构稍微复杂些，但可以节省占用PLC的I/O口点数，目前市场有多种专用芯片可以选用。步进电机功率驱动器将PLC输出的控制脉冲放大到几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力。一般PLC的输出接口具有一定的驱动能力，而通常的晶体管直流输出接口的负载能力仅为十几~几十伏特、几十~几百毫安。但对于功率步进电机则要求几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力，因此应该采用驱动器对输出脉冲进行放大。 

5.2 可编程控制器的接口 

如伺服机构采用硬件环行分配器，则占用PLC的I/O口点数少于5点，一般仅为3点。其中I口占用一点，作为启动控制信号；O口占用2点，一点作为PLC的脉冲输出接口，接至伺服系统硬环的时钟脉冲输入端，另一点作为步进电机转向控制信号，接至硬环的相序分配控制端，如图3所示；伺服系统采用软件环行分配器时，一、引言 微电子技术和计算机技术发展，可编程序控制器有了突飞猛进发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制范围，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三大支柱（即PLC，机器人，/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工具。
二、PLC基本结构
PLC采用了典型计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM和输入/输出接口电路等。把PLC看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部各种开关信号、模拟信号、传感器检测信号均作为PLC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特殊功能简介
(1) 脉冲输出
FP1输出端Y7可输出脉冲，脉冲频率可软件编程进行调节，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输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来不可靠性，其延时时间可需要进行调节，调节范围为1ms～128ms。
(4) 中断功能
FP1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、步进电机速度控制
FP1有一条SPD0指令，该指令配合HSC和Y7脉冲输出功能可实现速度及位置控制控制系统运行程序：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，参数存放以DT20为首址数据寄存器区;*后一句是启动SPD0指令，执行到这句则从DT20开始取出设定参数并完成相应控制要求。
由第一句可知第一个参数是K0，是PULSE方式特征值，由此规定了输出方式。第二个参数是K70，对应脉冲频率为500Hz，Y7发出频率为500Hz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，当执行到这一步时脉冲停止，电机停转。故当运行此程序时即可使步进电机规定速度、预定转数驱动控制对象，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实现对电机速度和位置控制，方便可靠进行各种步进电机操作，完成各种复杂工作。它代表了先进工业自动化，加速了机电一体化实现。

步进电机必须用步进驱动器控制，PLC与驱动器之间由上位机线连接，这个得根据您步进电机的CN口的针脚定义来做，一般有四根线：方向，脉冲，24V+ ，24V- 。PLC负责发送脉冲，你可以用PLSY脉冲输出指令，PLC的Y0为脉冲，Y2为方向PLSY D10 D12 Y0 脉冲频率 脉冲个数 方向 如果D12为0 ，将持续发送脉冲，直至指令不在执行。然后你可以控制Y2的输出来控制方向
步进肯定要用驱动才可以动作的，而且只能工作在位置环，也就是只能够接受脉冲信号，一般由plc给脉冲信号，发脉冲是三菱PLC的一个功能，需要编程实现Y0和Y1产生脉冲，用PLS指令，有这个指令说明的，你看看编程手册
因为步进电机分为多相绕组方式，需要驱动器接受脉冲信号及方向信号，采用功率元器件驱动步进电机旋转，并可精确定位；定位的精度取决于步机电机性能、驱动器分相角、配套减速机等。一般PLC都有脉冲发送指令，但需要注意的是，PLC只能选择晶体管型式。如果三菱PLC的话，编程指令有多条可以使用，像定位中PLSY指令。Y0中数值可以通过MOV或其他指令修改，而Y1的方向则是，Y1置为“0”为正的话，当有条件使Y1置为“1”时，发脉冲条件满足时电机则反转。

步进电机位移与输入脉冲信号数相对应，精度高、响应特性好、可靠性高、速度可在较宽范围内平滑调节，是控制系统中一种重要的自动化执行元件。

    SCM(Single Chip Microcomputer，单片机)是把组成微型计算机的*处理器、存储器、输入输出接口电路、定时器／计数器等制作在一块集成电路芯片中，它具有小巧、低功耗、指令系统丰富等优点，成为工业控制的主角。

    PLC(Programmable Logic Controller，可编程序逻辑控制器)是以微型计算机为核心的一种工控机。其控制方案能事先进行模拟调试，自身设计采用了冗余措施和容错技术。由于PLC通用性强，编程操作方便，扩展灵活，可靠性高，应用几乎覆盖各个工业领域。

    步进电机的电脉冲信号若由SCM产生，就构成以SCM为核心的控制系统。若电脉冲信号由PLC产生，就构成以PLC为核心的控制系统。

1 步进电机驱动方式

    反应式步进电机频率响应快、可双向旋转、定位准确、起停速度快，因而使用多，具有代表性。三相反应式步进电机定子有6个等间隔的磁极，线圈绕过相互正对的两个磁极构成一相，共有A—A、B—B和C—C三相。根据步进电机的工作原理，若按顺序给步进电机的绕组施加有序的脉冲电流即可控制步进电机的转动，从而进行数字到角度的转换。转动的角度大小与施加的脉冲数成正比，转动的速度与脉冲频率成正比，而转动的方向则与脉冲的顺序有关。

    从一相通电转到另一相通电称为一拍，对三相反应式步进电机来说，若按A→B→C→A顺序通电，则称为单相三拍运行方式。若按A→AB→B→BC→C→C→A→A顺序通电，则称为三相六拍运行方式。若按AB→BC→CA→AB顺序通电，则称为双相三拍运行方式。一般数字电路的信号能量远远不足以驱动步进电机，必须要有一个与之匹配的驱动电路来驱动步进电机。驱动电路不仅应该包含由功率开关器件构成的驱动主电路，还应包含一个逻辑单元，在输入脉冲序列的作用下输出定子绕组通电状态，控制主电路功率开关器件的导通与关断。典型的驱动电路主要有全电压，恒流斩渡，升频升压等形式。

2 基于SCM的步进电机控制方法

    2.1 控制原理

    SCM的P1口作为输出口，P1.0，P1.1，P1.2分别输出控制脉冲，通过7406驱动脉冲功率放大级的达林顿复合管，再分别控制三相步进电机的A、B、C三相。根据P1口输出控制信号的状态，即可实现对步进电机的正反转控制。

    表1列出了步进电机工作在三相六拍时的控制字。从中可以看出，步进电机第一个控制字数据为01H，从上到下输出控制字时，电机正转，自下而上输出控制字数据时，电机反转。步进电机运行一拍的时间决定了步进电机的转速。在输出一个控制字后加入一定的延时时间，即可控制步进电机的转速。

 2.2 控制程序

    设SCM工作寄存器R3中存放了步进电机要走的步数，转向标志存放在程序状态寄存器用户标志位F1(D5H)中，当F1为“0”时步进电机正转，F1为“1”时步进电机反转。正转控制字存放在片内数据存储器20H～25H中，26H中存放结束标志00H。在27H开始的存储区存放反转控制字，在2DH单元存放结束标志00H。SCM可以采用程序延时和定时器延时。下面利用定时器延时，以中断方式输出控制脉冲。

3 基于PLC的步进电机控制方法

    本文以OMRON的CQM1型机为例，分析通过PLC的软件设计来实现步进电机的脉冲分配。

    由移位寄存器SFT(10)指令循环输出实现脉冲分配，步进电机工作在三相六拍时的状态由内部辅助寄存器IR016的00～05继电器控制，为实现循环控制，由第6位信号01605作为反馈信号接到SFT的数据输入端IN。SFT的移位脉冲输入端CP可由PLC内部高速定时器通过编程实现，本设计中为方便起见。采用了内部特殊继电器SR25500。SFT的复位输入端R接步进电机停止信号，该端为ON时，数据通道IR016的所有位置0，并且不接受数据输入。

    表2列出了IR016与步进电机通电绕组的对应关系，在步进电机正转时，当移位数据信号移到第一位时。移位寄存器SFT第一位01600的输出应接通步进电机的A相；移到第二位时，应接通A相和B相；其余如此类推。以A相绕组为例，由表2可知，当辅助继电器01600、01601、01605中任一个接通时(并联关系)，A相通电。移位寄存器每一位的输出信号先驱动与步进电机各相对应的输出继电器，再由输出继电器通过功率放大器驱动步进电机。