6ES7211-0BA23-0XB0供应现货
引言
用可编程控制器(PLC)产生各种步进脉冲驱动步进电机去达到各种控制、测试目的己屡见不鲜了。步进电机由于具有转子惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，成了工控的主要执行元件之一，尤其是在jingque定位场合中得到了广泛的应用。但近年来，人们更关注的却是它的变频特性。由于事物变化的不均匀性，定频技术越来越显示出它的局限性，而变频技术却能很好地适应各种随机变化的系统。
PLC对步进电机的控制
PLC是广泛应用于工业自动化领域的控制器，它的功能越来越强，性能越来越先进。为了配合步进电机的控制，许多PLC都内置了脉冲输出功能，并设置了相应的控制指令，可以很好地对步进电机进行控制，图1是松下FP0-C16T晶体管输出型PLC的输出电路结构。
图1 PLC输出电路图
FP0-C16T型PLC有两个脉冲输出端Y0和Y1端，随着控制方式的不同，有三种脉冲输出形式。
·这两个脉冲输出端可以用来作为两个不带加减速的单相脉冲输出端，主要使用PLS和SPD1指令进行控制，颠率范围为0Hz_10KHz，可以连续输出，也可以脉冲中形式输出，可以单独输出。
·可以作为两相可变占空比的连续脉冲输出端，主要使用PWM指令控制，占空比设置范围为0%_。频率设置范围0.1Hz_999.9Hz。
·可以作为带梯形加减速的两相脉冲输出，主要使用PULS和SPD1指令控制，频率变化范围0Hz_10KHz，加减速率10Hz/10ms_10KHz/10ms，可以连续输出，也可以脉冲串形式输出，这里又分为两种控制方式，一种是脉冲+方向控制(Y0、Y1输出脉冲，Y2、Y3输出方向)，一种是正反向脉冲输出(Y0输出CW脉冲，Y1输出CCW脉冲)。如果使用Y0、Y2分别进行脉冲、方向控制，控制系统如图2所示。如果使用Y0作为脉冲输出，可以通过如图3所示的方法实现两相脉冲输出。
图2 脉冲、方向输出图
图3 双脉冲输出图
PLC控制步进电机在送经装置上的应用
采用PLC控制的步进电机的变频特性运用在纺织机的送经装置中很好地解决了经纱内部张力不均匀的问题，使产品的质量产生了质的飞跃。
经纱张力信号检测
本装置是通过检测后梁的摆动是否超出范围来检测经纱张力的波动是否满足要求，不满足要求时就控制送经装置予以调整。如图4，当经纱2的张力发生波动时，活动后梁4带动张力感应杆5绕点O摆动。当检测片6进入接近开关7的有效作用区时，接近开关7就发出一高电平信号。以PLC为核心的控制器
根据这一信号和主轴位置信号，启动步进电机13，驱动织轴送出经纱。接近开关7’是极限张力检测开关。当经纱张力过大或过小时，检测片6将遮挡接近开关7’，7’输出的高电平信号到控制器后，控制器就会关掉织机，以便进行人工处理。主轴位置的检测是为了控制送经运动的允许时间，以避开打纬，保证纬纱能被打紧。主轴位置的检测同样采用的是接近开关非接触式检测。
图4 送经装置结构图
织轴驱动系统
织轴驱动系统由步进电机驱动器、步进电机、蜗轮减速器和织轴四部份组成。它的作用原理是：控制系统送来的信号经驱动放大处理后，驱动步进电机转动，经过减速器减速，再传动织轴，放出经纱。
对于织机送经机构，其负载特点是：当步进电机正转送出经纱时，经纱张力不是负载阻力，而是驱动力。步进电机只需输出较小力矩，克服蜗杆蜗轮自锁性，织轴即可回转经。此时步进电机转速可能较高(由纬密定);当步进电机反转张紧经纱时，经纱张力是负载阻力，步进电机需输出较大的驱动转矩，而此时步进电机转速要求较低，步进电机的输出矩频特性(如图5虚线所示)正好与其相适应。、步进电机非常适合于这类伺服机构低转速大转矩、高转速小转矩和高精度的要求，是织机送经机构理想的驱动元件。
图5 织机送经装置负载转矩图
送经装置采用的是2相56系列步进电机DM5676A。它的技术指标如下：步距角：1.8_;相电流：2.0A;保持转矩：1.35Nm;静转矩：0.07Nm;转动惯量：4.6*10-5Kgm2。反应式步进电机具有结构简单，经久耐用，力矩-惯性比高、步进频率高、响应快、步距角小等优点，是目前国内外应用多的一种步进电机。
由于步进电机调速方便、调速范围宽，步进电机送经装置不用变换齿轮也能满足纬密2_120根/cm。电子送经装置则不能做到这一点，在此纬密范围内至少需要三档变换齿轮。步进电机送经装置的技术指标如下：
新型无梭织机 1515PRJ剑杆织机
织物纬密Pw(根/cm) 2_120 2_120
织轴直径D(mm) &nbs
p; 220_800 110_495
经纱张力T(N) 3920 3920
织机转速N(r/min) 200_400 150_250
结 语
实验效果表明，本文研制的步进电机送经装置性能良好，工作可靠。配上多种功能的人机界面后可以实现织轴收放经纱的可视化操作，改变纬密的键盘输入，防止开车横挡，出现异常情况时自动关车报警等功能。
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。步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。控制步进脉冲信号的频率，可以对电机jingque调速;控制步进脉冲的个数，可以对电机jingque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jingque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，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，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。
1 引言
Rockwell自动化系统以其简便的应用，直观的应用界面，开放的编程软件，开放的通讯协议，在很多行业的自动化控制系统中得到了广泛的应用。而其DeviceNet现场总线和其它的现场总线相比，具有简便的网络组态，稳定、可靠、高效的网络通讯，开放的通讯协议等等优点。
由云南昆明船舶设备集团公司研发、生产的烟草机械“烟片在线回潮系统”，用于烟厂新一代制丝工艺中烟片在进入储柜发酵前的预处理新工艺，和传统的工艺相比，经过在线回潮后的烟片的松散性，水份都得到很好的提高，还具有杀灭虫卵，去除清杂气的特有功效。目前此系统已在全国的大多数烟厂投入使用，并受到用户的好评。已经成为烟厂新制丝线上新工艺的标准模式。
在线回潮系统电气控制平台根据用户的需要有多种配置。既有Siemens的Profibus现场总线平台也有Rockwell的DeviceNet总线平台。本文以南宁烟厂的模式为例，介绍采用DeviceNet现场总线的控制平台。
2 系统功能简介
系统由57台设备组成。经过拆包后的片烟垛经过装箱翻包机装入钢制周转箱内，经过垂直分切机将整片的片烟垛切为均匀的五片，等到准备好五箱后，将五箱切好的片烟送进回潮机内，通过抽真空，加蒸汽，加水的回潮工艺处理后，周转箱送到后段的设备，将烟片倒入松散机，通过喂料机和传送带送到后面的工艺段，空的周转箱又可以进行下一个工艺过程。限于篇幅和专利的原因，在这里对具体设备不做详细介绍,着重介绍控制系统。
图1 平面电控系统的组成示意图
2.1 控制系统的组成
控制系统由配电柜，控制器件柜，变频起器柜，两台回潮机的两门单独的控制柜以及分布在各段设备旁的I/O从站组成。见图1。
整线控制系统的主控制器采用Rockwell的ControlLogix5000系列PLCControlLogix5555可编程控制器，控制模式具有手动、自动、闭锁几种。配置一个Digital公司的GP2600触摸屏用来监控整线设备的状态，各种实时报警和报警历史记录，一些强制的功能操作，以及各个变频器的频率显示和设定。两台回潮机的两个单独的控制器选用SLC500系列L543可编程控制器，每一个PLC各陪置一个Digital的GP2500触摸屏，回潮机的自动控制程序很大方面取决于触摸屏上所设定的参数，和整线的触摸屏相比，GP2500还多了更多的工作参数的设定，还具有回潮机内温度曲线的趋势图的功能。两台回潮机采用独立的控制柜是用户考虑到将来在某些特定场合下需要单独使用回潮机来处理一些烟叶，这时就不需要整线的控制系统工作，只需回潮机的控制柜工作就可以。
两用开包机的控制系统的现场总线配置如图2所示:
图2 现场总线配置
整线控制系统的现场总线的主站(Master)为1756-DNB/A网络扫描器，整个总线上共挂接了9个Danfoss的VLT5000系列变频器，16个TURCK公司的BL200系列分布式I/O从站，两台回潮机的两个单独控制器通过1747-SDN扫描器与ControlLogix5555通讯，注意1747-SDN要配置为从站(Slave)模式，因为在一个现场总线中只能有一个Master。GP2600也通过一个DeviceNet网络适配器作为一个从站挂到总线上。
系统通过ControlLogix5555机架上的1756-CNBR/A(带冗余功能)ControlNet网桥与车间中央控制室的ControlNet相连，可以进行通讯及程序调试。
2.2 总线的设定和连接
总线的参数及各个从站的参数在Rockwell网络配置软件RSNetWorx(Ver4.12以上)中设定。如图3所示:
图3 总线参数设定
各从站(包括变频器、BL200系列I/O)的参数总线可以从RSNetWorx配置并下载，从这一点也体现了一个DeviceNet现场总线的一个特点，设计人员可以通过总线上载、配置、下载从站的参数，这对于调试是很有用的。特别对于象变频器这一类有大量参数的复杂设备，利用这一功能就可以省去了在变频器操作面板上的参数输入过程，让设计人员节省了大量时间和精力。而别的现场总线是没有这样的优点的。
用RSNetWorx设定好后，点击Online菜单，网络通讯建立以后就可以将硬件配置下载到网络中。在多次工程现场的经验表明:总线的连接是一个情况比较复杂的过程，有很多因素会对总线造成影响。比较常见的如:参数设定不正确、总线电气连接不完善、电磁干扰等。这就要求工程技术人员有较强知识和丰富的现场经验。笔者自己应用了多种现场总线后的经验，相对于其余的现场总线来讲，DeviceNet总线的抗干扰能力要更好，网络配置更简易。
2.3 程序编制
因为此系统的设备较多，几台主机的动作过程也较为复杂，程序的工作量还是较大的，限于篇幅就不详细介绍了，图4是在编程软件RSLogix5000中的几句简单的程序示意。
图4 编程软件RSLogix5000程序示意
两台回潮机的两个单独的控制器L543也需要用编程软件RSLogix500编制程序。
2.4 人机界面(HMI)的设计
控制系统采用了三台Digital公司的GP2000系列触摸屏。如此配置的原因已在前面第二点控制系统的组成中解释。触摸屏的开发使用了Pro-face(Ver6.0以上)软件，图5是一个画面的示例。在开发的过程中，除了软件提供的各种控件外，要开发较复杂的功能时还需要编制D-bbbbbbde脚本语言。以下是其中一段脚本语言程序，用来实现判断输入密码的正确与否:
if ([w:LS0400]==1479)
{
[w:LS0008]=5
bbbbb([b:LS040100])
[w:LS0401]=1
[b:LS040100]=0
}
endif
if ([w:LS0400]<>1479)
{
set([b:LS040100])
}
endif
图5 人机界面示例
2.5 其他要点
在系统的开发和调试中有一些要点在此也稍做介绍。
(1)垂直运动时变频器制动电阻的应用。垂直分切机工作过程中要让两吨多的钢架在垂直方向上运动。当切刀下降时，由于电机处于发电状态，需要将电机反馈回来的电能消耗在制动电阻上。相应的变频器要设置为外部制动电阻模式。
(2)比例方向阀的使用。装箱翻包机采用了液压系统翻动周转箱，因为要有两个方向的驱动，需要驱动速度是变化的，液压阀采用了比例方向阀,用模拟量输出模块输出一个-10V~+10V的电压来驱动比例方向阀。
(3)GP2600的现场总线通讯方式。由于GP2600不能直接用串口与ControlLogix5555进行通讯，不能直接访问ControlLogix5555的tag(RSLogix5000中对所有I/O及变量的定义)，采用了GP2600上DeviceNet的方式，在这种模式下，GP2600就通过1756-DNB/A给它分配的总线I/O地址来与ControlLogix5555进行数据交换。在RSLogix5000的程序中要对这些数据进行处理