PLC应用技术（欧姆龙） 教学课件 ppt 作者 刘进峰 李建军课题五 PLC综合应用技术.ppt

任务1 步进电动机PLC控制,任务2 加热装置温度检测与控制,任务3 PLC串行链接通信,任务4 PLC与变频器通信,任务1 步进电动机PLC控制,知识目标,1．掌握欧姆龙PLC脉冲输出控制指令的功能及其应用 2．掌握步进电动机驱动器的功能及参数设置方法 3．熟悉电感式接近开关的工作原理能力目标,1．会根据控制要求，使用PLC脉冲输出指令编制步进电动机PLC控制程序 2．能正确进行PLC、驱动器、步进电动机之间的连接工作任务,本任务要求使用PLC功能指令中的脉冲输出控制指令，设计一个简单的步进电动机PLC控制系统本任务中使用的步进电动机位置控制实训装置如下图所示该装置由滚珠丝杠拖动滑块实现直线位移，滑块位置位移量可通过标尺观察，并且安装了相应的位置检测传感器步进电动机实训装置,具体控制要求如下： 1．要求能实现正向、反向点动位置调整，而且正、反转切换无须经过停车步骤，点动位置调整运行速度为1.5mm/s 2．装置中滑块首先回到左限位置向右运行，到达右限位置停留5s向左运行，到达右限位置停留5s后返回，不断循环 3．按下停止按钮后，装置中滑块立即停止任务分析,步进电动机由PLC实现控制的方法有两种，一种是直接由PLC实现步进脉冲的分配，第二种是通过步进驱动器实现脉冲的分配。

本任务中介绍第二种方法，利用步进驱动器控制步进电动机的运转需要输入脉冲和方向信号，其中输入脉冲信号的频率较高，在PLC选型时应选择晶体管输出型CP1H-X40DT-D PLC，编程时需使用脉冲输出指令相关知识,一、步进电动机简介,步进电动机外形,步进电动机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电动机，常见小型步进电动机外形如下图所示步进电动机是将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的开环执行元件当步进电动机有已分配好的脉冲信号输入时，步进电动机就一步一步地转动，每给它一组脉冲信号，它就转过一定的角度 现在比较常用的步进电动机包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）和单相式步进电动机等永磁式步进电动机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5º或15º；反应式步进电动机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5º，但噪声和振动都很大采用步进电动机的定位控制系统一般需要以下功能： （1）具有脉冲发生器功能，可以产生可调频率、可准确计数的脉冲串 （2）具有脉冲分配功能，可以将脉冲发生器送来的脉冲依一定的规律分配给步进电动机的各个绕组 （3）具有脉冲放大功能，可以将脉冲发生器送来的脉冲放大到步进电动机所需的功率。

要完成以上控制功能可由步进电动机驱动器实现它是按照控制器发来的脉冲、方向信号对步进电动机各绕组电流进行控制，从而控制步进电动机转轴的位置和速度，还具有调整步进电动机步距角及改变电动机转向等功能二、步进电动机驱动器,,,,,a）外形图 b）接线图 SJ-2H042MA型驱动器及其接线示意图,本任务中使用的步进电动机驱动器型号为SJ-2H042MA，可驱动2.0A以下所有的39BYG、42BYG、57BYG系列步进电动机① “+”为直流电源正端（不大于32VDC） ② “-”为直流电源地线端（与输入信号DIR-，CP-不共地） ③ “A+、A-”为电动机A相接线端 ④ “B+、B-”为电动机B相接线端 ⑤ “CP+,DIR+”为输入控制信号的公共阳端 ⑥ “DIR-”为方向控制信号输入端（此端子加低电平，电动机立即按反方向旋转） ⑦ “CP-”为脉冲信号输入端（在CP停止施加时，即电动机锁定时，要保证CP为高电平，使内部光耦截止）SJ-2H042MA型驱动器可在驱动器上的拔盘开关设定细分数，根据面板的标注设定即可，一般在控制器频率允许的情况下，尽量选用高细分数具体设置方法参考下表。

细分数设置方法,三、电感式接近开关,,,电感式接近开关属于一种开关量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，其原理框图如下图所示利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，其内部产生涡流，这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断电感式接近开关原理框图,,,本任务中使用的电感式接近开关型号为LE4—1K，工作电压为DC 10V～30V，输出类型为NPN三线常开，检测距离为4mm±4×10%mm，检测介质为金属物体，其外形及其接线如下图所示a）电感式接近开关 b）接线图 电感式接近开关及其接线,,,四、PLC脉冲输出控制指令,,,1．工作模式控制INI（880）指令 工作模式控制INI指令是设置PLC的内置输入输出的动作模式，其动作模式有以下6种：开始与高速计数器比较表的比较，停止与高速计数器比较表的比较，改变高速计数器的当前值，改变中断输入（计数模式）的当前值，改变脉冲输出当前值（由0确定原点），停止脉冲输出INI指令梯形图如下图所示，操作数内容见下表IN指令梯形图,,,,,IN指令操作数,,,,2．频率设定SPED（885）指令 频率设定SPED（885）指令可进行无加减速脉冲输出、定位（单独模式）或速度控制（连续模式）。

单独模式中通过PULS指令和置位使用通过在脉冲输出中执行本指令，可变更脉冲输出的目标频率SPED指令如下图所示，操作数内容见下表SPED指令梯形图,,,,SPED指令操作数,,,,,使用频率设定SPED（885）指令有下列情况出现时P_ER置位： （1）超出C1、C2和S所设定的范围时 （2）在PLS2和ORG指令中，对正在脉冲输出的端口使用本指令时 （3）在SPED、ACC指令中，对正在脉冲输出的端口，改变并使用由本指令指定的独立/连续模式时 （4）在周期执行任务中执行控制脉冲输出指令时，若需要中断，在中断任务内执行本指令时 （5）在未确定原点时设定由独立模式且绝对脉冲来执行本指令时3．脉冲量设定PULS（886）指令 脉冲量设定PULS（886）指令用于设定脉冲输输出量通过本指令设定脉冲输出量，在单独模式下通过执行SPED指令，进行设定脉冲量的输出PULS指令如下图所示，操作数内容见下表PULS指令梯形图,,,,PULS指令操作数,,使用脉冲量设定PULS（886）指令有下列情况出现时P_ER置位： （1）超出C1、C2和S所设定的范围 （2）对脉冲输出端口已使用本指令时 （3）在周期执行任务中执行控制脉冲输出指令时，若需要中断，在中断任务内执行本指令时。

任务实施,一、编制PLC的I/O分配表,通过对本工作任务控制要求分析，可确定PLC需要8个输入点，3个输出点，其I/O地址分配见下表I/O地址分配表,二、绘制PLC硬件接线图,本工作任务PLC接线图如下图所示PLC系统接线图,返回33页,三、步进驱动器参数设置,1．细分数的设定 SJ系列驱动器是靠驱动器上的拨位开关来设定细分数的，只需根据面板上的提示设定即可在系统频率允许的情况下，尽量选用高细分数 2．电动机相电流的设定 SJ系列驱动器是靠驱动器上的拨位开关来设定电动机的相电流，只需根据面板上的电流设定表格进行设定四、编写PLC控制程序,1．绘制PLC控制流程图 根据工作任务控制要求，绘制工作流程图，如下图所示程序流程图,2．设计PLC控制程序 （1）自动往返控制程序 本任务中的自动往返控制程序部分采用传送与触点比较指令实现编程，如下图所示停止状态下按下运行按钮I:0.04，传送#1到D0寄存器中，当寄存器D0数据等于#1时，寄存器2000.01为ON，控制滑块右行，到达右限位时I:0.00为ON，延时5s后，传送#2到D0寄存器当寄存器D0数据等于#2时，寄存器2000.02为ON，控制滑块左行，到达左位时I:0.02为ON，延时5s后，传送#1到D0寄存器，重复右行。

自动往返控制程序,（2）步进脉冲输出控制 本任务采用无加减速的单相脉冲输出（定位中的脉冲量不能变更）的控制方法实现，脉冲输出控制程序如下图所示2000.01输出正向脉冲信号，2000.02输出反向脉冲信号I:O.06、I:0.07为手动运行信号，I:0.03、I:0.01为左右极限传感器，当运行到左右极限位置时，停止脉冲输出步进脉冲输出控制程序,（3）停止控制程序 停止控制程序如下图所示，按下停止按钮I:0.05，或极限传感器动作，首先传送#0到寄存器D0中，同时通过INI方式控制指令使步进电动机处于停止状态， 停止自动往返运行停止控制程序,五、系统安装、调试与运行,1．识图、安装与接线 根据前图所示的PLC接线图，准备任务所需电气元件，并在配电板上进行元件与线路安装 （1）元器件检查检查元器件规格是否符合技术要求，并检查电器元件是否完好 （2）固定元器件在配电板合理布置并固定本任务所需的电气元器件 （3）配线安装根据配线原则和工艺要求，进行配线安装 （4）自检对照电气接线图检查接线是否无误，确认无误后方可通电调试2．程序下载 线路安装完成并检查无误后，接通电源，将程序下载到PLC中 3．运行调试 （1）在指导教师指导下方可进行通电调试。

（2）接通系统电源开关，将PLC运行方式拨至“RUN”位置，然后通过计算机上的软件“监控”监视程序运行情况，再按下表进行操作，观察并记录系统运行情况如出现异常情况，应立即切断电源，分析原因、检查硬件电路和程序，解决问题后再重新调试；若是程序问题且不影响安全运行，可通过修改程序进行调试，直至系统功能全部调试成功为止，最后关闭系统电源开关系统调试运行情况记录表,,操作提示,在进行步进电动机控制系统的梯形图程序设计、线路安装与调试的过程中，时常会遇到如下问题： 问题1：步进电动机驱动器接收不了脉冲，但通过手动给脉冲却可以接收 解决方案：（1）检查PLC输出通道是否损坏；（2）确认PLC的输出与驱动器的接收电平是否相符问题2：步进电动机只能正向或反向运行，不能实现正反向运行 解决方案：（1）检查PLC的Q:100.2是否有输出信号；（2）检查步进电动机驱动器方向控制端接线是否正确 问题3：PLC控制程序是正确的，但是步进电动机不能正常运行 解决方案：若PLC控制程序已经执行脉冲输出指令，但PLC的输出点没有脉冲输出，则应检查脉冲输出指令的频率设置是否正确一、步进电动机启动时原地来回动或走起来失步检查,步进电动机启动时出现原地来回动或走起来失步情况一般要进行以下几方面检查： 1．电动机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大30percent～50percent的电动机，因为步进电动机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。

2．上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要10mA），以使光耦稳定导通，输入的频率是否高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是CMOS电路，则也要选用CMOS输入型的驱动器知识拓展,,3．启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从电动机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态 4．电动机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常因为，实际上此时造成了电动机的强烈共振而导致进入失步状态电动机必须固定好 5．对于2相电动机来说，相位接错，电动机也不能工作二、旋转编码器,旋转编码器如下图所示，它是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）它分为单路输出和双路输出两种技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可。