摘要：  借助于cpu214所产生的集成脉冲输出，通过步进电机来实现相对的位置控制。虽然这种类型的定位控制不需要参考点，本例还是粗略地描述了确定参考点的简单步骤。因为实际上它总是相对一根轴确定一个固定的参考点，因此，用户借助于一个输入字节的对偶码(dual coding)给cpu指定定位角度。

关键字：  PL，S7-200，步进电机定位控制

　　1 引言

　　plc输出的集成脉冲可通过步进电机进行定位控制。关于定位控制，调节和控制操作之间存在一些区别。步进电机不需要连续的位置控制，而在控制操作中得到应用。在以下的程序例子中，借助于cpu214所产生的集成脉冲输出，通过步进电机来实现相对的位置控制。虽然这种类型的定位控制不需要参考点，本例还是粗略地描述了确定参考点的简单步骤。因为实际上它总是相对一根轴确定一个固定的参考点，因此，用户借助于一个输入字节的对偶码(dual coding)给cpu指定定位角度。用户程序根据该码计算出所需的定位步数，再由cpu输出相关个数的控制脉冲。

　　2 系统结构

　　如图1所示。

　　3 硬件配置

　　如表1所示。

　　4 软件结构

　　4.1 plc的输入信号与输出信号

　　plc的部分输入信号与输出信号，以及标志位如表2所示。

　　4.2 系统软件设计

　　plc的程序框图如图2所示。

　　.3 初始化

　　在程序的第一个扫描周期(sm0.1=1)，初始化重要参数。选择旋转方向和解除联锁。

　　4.4 设置和取消参考点

　　如果还没有确定参考点，那么参考点曲线应从按“start”按扭(i1.0)开始。cpu有可能输出最大数量的控制脉冲。在所需的参考点，按“设置/取消参考点”开关(i1.4)后，首先调用停止电机的子程序。然后，将参考点标志位m0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”显示在输出端q1.0。

　　如果i1.4的开关已激活，而且“定位控制”也被激活(m0.3=1)，则切换到“参考点曲线”参考点曲线。在子程序1中，将m0.3置成0，并取消“定位控制激活”的显示(q1.0=0)。此外，控制还为输出最大数量的控制脉冲做准备。当再次激活i1.4开关，便在两个模式之间切换。如果此信号产生，同时电机在运转，那么电机就自动停止。

　　实际上，一个与驱动器连接的参考点开关将代替手动操作切换开关的使用，所以，参考点标志能解决模式切换。

　　4.5 定位控制

　　如果确定了一个参考点(m0.3=1)而且没有联锁，那么就执行相对的定位控制。在子程序2中，控制器从输入字节ibo读出对偶码方式的定位角度后，再存入字节mb11。与此角度有关的脉冲数，根据下面的公式计算：

　　n=φ/360°×s

　　式中：n-控制脉冲数

　　φ-旋转角度

　　s-每转所需的步数

　　该程序所使用的步进电机采用半步操作方式(s=1000)。在子程序3中循环计算步数，如果现在按“start”按钮(i1.0)，cpu将从输出端q0.0输出所计算的控制脉冲个数，而且电机将根据相应的步数来转动，并在内部将“电机转动”的标志位m0.1置成1。

　　在完整的脉冲输出之后，执行中断程序0，此程序将m0.1置成0，以便能够再次起动电机。

　　4.6 停止电机

　　按“stop”(停止)按扭(i1.1)，可在任何时候停止电机。执行子程序0中与此有关的指令。

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　　5 程序和注释

　　//标题：用脉冲输出进行定位控制

　　//主程序

　　ld sm0.1

　　//仅首次扫描周期sm0.1才为1。

　　r m0.0，128

　　//md0至md12复位

　　atch 0，19

　　//把中断程序0分配给中断事件19(脉冲串终止)

　　eni

　　//允许中断

　　//脉冲输出功能的初始化

　　movw 500，smw68

　　//脉冲周期t=500us

　　movw 0，smw70

　　//脉冲宽度为0(脉冲调制)

　　movd 429496700，smd72

　　//为参考点设定的最大脉冲数

　　//设置逆时针旋转

　　ldn m0.1 //若电机停止

　　a i1.5 //且旋转方向开关=1

　　s q0.2，1 //则逆时针旋转(q0.2=1)

　　//设置顺时针旋转

　　ldn m0.1 //若电机停止

　　an i1.5 //且旋转方向开关=0

　　r q0.2，1 //则逆时针旋转(q0.2=0)

　　//联锁

　　ld i1.1

　　//若按“stop”(停止)按钮

　　s m0.2，1 //则激活联锁(m0.2=1)

　　//解除联锁

　　ldn i1.1

　　//若“start”(启动)按钮松开

　　an i1.0

　　//且“stop”(停止)按钮松开

　　r m0.2，1 //则解除联锁(m0.2=0)

　　//确定操作模式(参考点定位控制)

　　ld i1.4

　　//若按“设置/取消参考点”按钮

　　eu //上升沿

　　call 1 //则调用子程序1

　　//启动电机

　　ld i1.0

　　//若按“start”(启动)按钮

　　eu //上升沿

　　an m0.1 //且电机停止

　　an m0.2 //且无联锁

　　ad≥ smd72，1

　　//且步数≥1，则

　　movb 16#85，smb67

　　//置脉冲输出功能(pto)的控制位

　　pls 0 //启动脉冲输出(q0.0)

　　s m0.1，1

　　//“电机运行”标志位置位(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 //且电机停止

　　call 2 //则调用子程序2

　　//停止电机

　　ld i1.1

　　//若按“stop”(停止)按钮

　　eu //上升沿

　　a m0.1 //且电机运行，则

　　call 0 //则调用子程序0

　　mend //主程序结束

　　//子程序1

　　sbr 0 //子程序0停止电机

　　movb 16#cb，smb67

　　//激活脉宽调制

　　pls 0 //停止输出脉冲到q0.0

　　r m0.1，1

　　//“电机运行”标志位复位(m0.1=0)

　　ret //子程序0结束

　　sbr1

　　//子程序1，“确定操作模式”

　　ld m0.1 //若电机运行

　　call 0

　　//则调用子程序0，停止电机

　　//申请“参考点曲线”

　　ld m0.3

　　//若已激活“定位控制”，则

　　r m0.3，1

　　//参考点标志位;复位(m0.3=0)

　　r q1.0，1

　　//取消“定位控制激活”信息(q1.0=0)

　　movd 429496700，smd72

　　//为新的“参考点曲线”设定最大的脉冲数。

　　cret

　　//条件返回到主程序。

　　//申请“定位控制”

　　ldn m0.3

　　//若未设置参考点(m0.3=0)，则

　　s m0.3，1

　　//参考点标志位置位(m0.3=1)

　　s q1.0，1

　　//输出“定位控制激活”信息(q1.0=1)

　　ret //子程序1结束

　　//子程序2

　　sbr2 //子程序2，“定位控制”

　　movb ib0，mb11

　　//把定位角度从ibo拷到md8的最低有效字节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中循环步数

　　movw 0，mw12 //删除r2

　　+d md12，md8

　　//把步数写入md8

　　movd md8，smd72

　　//把步数传到smd72

　　ret //子程序2结束

　　//子程序3

　　sbr3 //子程序3，“循环步数”

　　ldw≥mw12，5 //如果r2≥5/9，则

　　incw mw14 //步数增加1。

　　ret

　　//子程序3结束

　　//中断程序0，“脉冲输出终止”

　　int0 //中断程序0

　　r m0.1，1

　　//“电机运行”标志位复位(m0.1=0)

　　ret //子程序0结束

　　6 结束语

　　通过对硬件和软件的合理设计，用较为价廉的西门子s7-200系列plc作为核心控制部件，构成的定位系统能够达到精确定位的目的。特别应指出的是通过灵活、巧妙的应用plc的指令系统，可使系统实现高精度定位。