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上海诗幕自动化设备有限公司，*从事品自动化设备研发及销售的企业，对各大自动化产品有着强大的优势，并且对优势产品有着大量的备货。与欧洲及从事电气的各大公司有着良好的协作关系。
上海诗幕自动化设备有限公司是*从事西门子工业自动化产品销售和集成的高新技术企业。 在西门子工控领域，公司以精益求精的经营理念，从产品、方案到服务， 致力于塑造一个“行业*”，以实现可的发展。 多年以来，公司坚持“以客户为本，与客户共同发展”的思想， 全力以赴为工矿用户、设计单位、工程公司提供高、高性、高可靠性的整体解决方案。 “我们不仅仅销售的产品”是公司每个员工的工作信条， 在为客户提品和方案的中，我们愿意倾听客户，和客户共同完善， 不断服务，越客户的期望。以此为基础，我们追求客户、厂商和员工三方的共赢。 本公司与德国SIEMENS公司自动化与驱动部门的长期紧作中， 建立了良好的相互协作关系，在自动化产品与驱动产品业务逐年成倍增长， 为广大用户提供了SIEMENS的新的技术及自动控制的佳解决方案。 上海诗幕自动化科技有限公司 具备以下产品优势 西门子可编程控制器，西门子屏，西门子工业以太网， 西门子数控，西门子高低压变频器，西门子电机驱动等等。概述
概述
用PLC实现步进电机的直接控制
步进电机的可编程控制器直接控制，可使组合机床自动生产线控制的成本显著下降。文章介绍了用PLC控制步进电机驱动的数控滑台，伺服控制、驱动及接口以及步进电机PLC控制的逻辑。
1 概述
在组合机床自动线中，一般根据不同的加工精度要求设置三种滑台（1）液压滑台，用于切削量大，加工精度要求较低的粗加工工序中；（2）机械滑台，用于切削量中等，具有一定加工精度要求的半精加工工序中；（3）数控滑台，用于切削量小，加工精度要求很高的精加工工序中。可编程控制器（简称PLC）以其通用性强、可靠性高、指令简单、编程简便易学、易于、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点，被广泛应用于工业自动控制中。特别是在组合机床自动生产线的控制及CNC机床的S、T、M功能控制更显示出其*的性能。PLC控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制，可省去该单元的数控使该单元的控制成本70~90%，甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存。特别是大型自动线中可以使控制的成本显著下降。
2 PLC控制的数控滑台结构
一般组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。采用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分组成，见图1。
图1
伺服传动机构中的齿轮Z1、Z2应该采取消隙措施，避免产生反向死区或使加工精度下降；而丝杠传动副则应该根据该单元的加工精度要求，确定是否选用滚珠丝杠副。采用滚珠丝杠副，具有传动效率高、刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点，但成本较高且不能自锁。
3 数控滑台的PLC控制
数控滑台的控制因素主要有三个：
3.1 行程控制
一般液压滑台和机械滑台的行程控制是利用位置或压力传感器（行程开关/死挡铁）来实现；而数控滑台的行程则采用数字控制来实现。由数控滑台的结构可知，滑台的行程正比于步进电机的转角，因此只要控制步进电机的转角即可。由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的转角正比于所输入的控制脉冲个数；因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数：
n= DL/d （1）
式中 DL——伺服机构的位移量（mm），d ——伺服机构的脉冲当量（mm/脉冲）
3.2 进给速度控制
伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速，而步进电机的转速取决于输入的脉冲;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲:
f=Vf/60d (Hz) （2）
式中 Vf——伺服机构的进给速度(mm/min)
3.3 进给方向控制
进给方向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其转向;如三相步进电机通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A…时步进电机正转;当绕组按A-AC-C-CB-B-BA-A…顺序通电时步进电机反转。因此可以通过PLC输出的方向控制改件环行分配器的输出顺序来实现，或经编程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序实现。
4 PLC的控制逻辑
由滑台的PLC控制可知，应使步进电机的输入脉冲数和脉冲受到相应的控制。因此在控制上设置一个脉冲数和脉冲可控的脉冲发生器；对于较低的控制脉冲，可以利用PLC中的定时器构成，如图2所示。脉冲可以通过定时器的定时常数控制脉冲周期，脉冲数控制则可以设置一脉冲计数器C10。当脉冲数达到设定值时，计数器C10切断脉冲发生器回路，使其停止工作。伺服机构的步进电机无脉冲输入时便停止运转，伺服执行机构定位。当伺服执行机构的位移速度要求较高时，可以用PLC中的高速脉冲发生器。不同的PLC其高速脉冲的可达4000~6000Hz。对于自动线上的一般伺服机构，其速度可以充分。
图2
5 伺服控制、驱动及接口
5.1 步进电机控制的组成
步进电机的控制由可编程控制器、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——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；O口占用2点，一点作为PLC的脉冲输出接口，接至伺服硬环的时钟脉冲输入端，另一点作为步进电机转向控制，接至硬环的相序分配控制端，如图3所示；伺服采用环行分配器时，其接口如图4。
6 应用实例与结论
将PLC控制的开环伺服机构用于某大型生产线的数控滑台，每个滑台仅占用4个I/O接口，节省了CNC控制，其脉冲当量为0.01~0.05mm,进给速度为Vf=3~15m/min,完全工艺要求和加工精度要求。
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IO原理图中与PLC编程有关的主要内容
输入／输出原理图。该图应按“电气制图（GB6988.1~6988.7—1997）绘制。图中与PLC编程有关的内容主要有：
1）与输入有关的器件名称、位置。如操作面板按钮、工作台行程限位开关、主轴准停传感器、电动机热继电器等。
2）输出执行元件名称、位置。如操作面板指示灯、中间继电器线圈等。
3）输入和输出插座和插脚编号，或连接端子编号，及名称和在PLC中的地址。
4）输入和输出接线和工作电源。
继电器控制电路转换为PLC梯形图法
继电器器控制经过长期的使用，已有一套能完成要求的控制功能并经过验证的控制电路图，而PLC控制的梯形图和继电器器控制电路图很相似，因此可以直接将经过验证的继电器器控制电路图转换成梯形图。主要步骤如下：
（1）熟悉现有的继电器控制线路。
（2）对照PLC的I/O端子接线图，将继电器电路图上的被控器件（如器线圈、指示灯、电磁阀等）换成接线图上对应的输出点的编号，将电路图上的输入装置（如传感器、按钮开关、行程开关等）触点都换成对应的输入点的编号。
（3）将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用PLC的辅助继电器、定时器来代替。
（4）画出全部梯形图，并予以简化和修改。
这种对简单的控制是可行的，比较方便，但较复杂的控制电路，就不适用了。
【例1】图1为电动机Y/△减压起动控制主电路和电气控制的原理图。
（1） 工作原理如下：按下启动按钮2,KM1、KM3、KT通电并自保，电动机接成Y型起动，2s后，KT，使KM3断电，KM2通电吸合，电动机接成△型运行。按下停止按扭1，电动机停止运行。
图1 电动机Y/△减压起动控制主电路和电气控制的原理图
（2）I/O分配
输入 输出
停止按钮1：I0.0 KM1：Q0.0 KM2： Q0.1
起动按钮2：I0.1 KM3：Q0.2
过载保护FR： I0.2
（3）梯形图程序
转换后的梯形图程序如图2所示。按照梯形图语言中的语法规定简化和修改梯形图。为了简化电路，当多个线圈都受某一串并联电路控制时，可在梯形图中设置该电路控制的存储器的位，如M0.0。简化后的程序如图3所示。
图2 例1梯形图程序
PLC是按什么样的工作进行工作的,要完成哪些控制任务
PLC是按什么样的工作进行工作的？它的中心工作分哪几个阶段？在每个阶段主要完成哪些控制任务？
下面来回答这个问题：
PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的进行工作的。它的中心工作分输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。
在输入采样阶段，首先扫描所以输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中，此时输入映像寄存器被刷新，它与外界隔离，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段。
在程序执行阶段，PLC按从左到右、从上到下的步骤顺序执行程序。
在输出刷新阶段中，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态一起转存到输出锁存器中，通过一定集中输出，后经过输出端子驱动外部负责，在下一个输出刷新阶段开始之前，输出锁存器的状态不会改变。
根据硬件结构的不同，可以将PLC分为整体式、模块式和混合式。
1.整体式PLC
整体式又叫做单元式或机箱式，它的体积小、价格低，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。
2.模块式PLC
大、中型PLC一般采用模块式结构，它由机架和模块组成，模块插在模块插座上，后者焊接在机架中的总线连接板上，有不同槽数的机架供用户选用，如果一个机架容纳不下选用的模块，可以增设一个或数个扩展机架，各机架之间用接口模块和电缆相连。
用户可以选用不同档次的CPU模块、品种繁多的I/O模块和特殊功能块，对硬件配置的选择余地较大，维修时更换模块也很方便。
3.CPU模块中的存储器
存储器分为程序存储器和用户程序存储器，程序相当于个人计算机中的操作，它使PLC具有基本的智能，能完成PLC设计者的规定的各种工作。程序由PLC的生厂家设计并固定化在ROM（只读存储器）中，用户不能读取。用户程序由用户设计，它使PLC能完成用户要球的特定功能，用户程序存储器的容量以字节（B）为单位。
（1）.随机存取存储器（RAM）
用户可以用编程装置读出RAM中的内容，也可以将用户程序写入RAM，因此RAM又叫读/写存储器。RAM的工作速度高、价格便宜、改写方便。
（2）.只读存储器（ROM）
ROM的内容只能读出，不能写入。
（3）.可以电檫出可编程的只读存储器（EEPROM）
S7-200用EEPROM来存储用户程序和长期保存的重要数据。
4.I/O模块
各I/O点的通/断状态用发光二极管（LED）显示，PLC与外部接线的连接一般用接线端子，某些模块使用可以拆卸的插座型端子板，不需断开端子板上的连接线，就可以迅速的更换模块。
输入模块：PLC通过输入模块来接收和采集输入，通过输出模块控制器、电磁阀、电磁铁、调速装置等执行器，PLC控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和装置等。输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部脉冲引起的错误输入。
输出模块：输出模块的率放大元件有大功率晶体管和场效应管（驱动直流负载）、双向可控硅（驱动交流负载）和小型继电器，继电器可以驱动交流负载或直流负载。输出电流的典型值为0.5—2A,负载电源由外部现场提供。
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