PLC簡單案例講解——機器人周邊設(shè)備控制

一、設(shè)計思路

1、用PLC控制一維運動平臺實現(xiàn)電機的自動正反轉(zhuǎn)運行及手動正反轉(zhuǎn)運行；

2、一維運動平臺的行程兩端各有一行程開關(guān)，分別定義為正向限位和負向限位；

3、在電機自動正反轉(zhuǎn)運行前，需對電機進行復(fù)位。復(fù)位的過程是：啟動電機往負向運行，運行至負向限位后，往正向運行一段距離，將該位置作為電機自動正反轉(zhuǎn)運行的初始位置；

4、復(fù)位完成后，按下正轉(zhuǎn)按鈕，電機往正向運行一段距離（該距離通過運動包絡(luò)參數(shù)設(shè)定），到位后停止。按下反轉(zhuǎn)按鈕，電機往負向運行一段距離，到位后停止；

5、如正反轉(zhuǎn)運行過程中，觸動行程開關(guān)，電機停止運行。此時可通過手動正反轉(zhuǎn)按鈕控制電機運行離開限位開關(guān)，或按下復(fù)位按鈕對平臺重新復(fù)位；

6、觸動行程開關(guān)后，需重新復(fù)位才能進行自動正反轉(zhuǎn)運行控制；

7、在電機運行過程中，任何時刻均可通過“停止按鈕”和“急停按鈕”控制其停止運行；

8、停止運行后，需重新復(fù)位才能進行自動正反轉(zhuǎn)運行控制；

9、“復(fù)位指示燈”、“運行指示燈”和“停止指示燈”用來指示一維平臺的運行狀態(tài)。

二、機械本體

三、硬件電路

S7-200 CPU提供兩個高速脈沖輸出點（Q0.0和Q0.1）,可以分別工作在PTO(脈沖串輸出）和PWM（脈寬調(diào)制）狀態(tài)下。使用PTO或PWM可以實現(xiàn)速度、位置的開環(huán)運動控制。

PTO功能可以輸出一串脈沖，用戶可以控制脈沖的周期（頻率）和個數(shù)。PWM功能可以連續(xù)輸出一串占空比可調(diào)的脈沖，用戶可以控制脈沖的周期和脈寬（占空比）。

高速脈沖輸出點和普通數(shù)字量輸出點共用輸出映像Q0.0和Q0.1。當在Q0.0和Q0.1上激活PTO或PWM功能時，PTO/PWM發(fā)生器對輸出擁有控制權(quán)，輸出波形不受其他影響。

只有晶體管輸出類型的CPU能夠支持高速脈沖輸出功能。

四、運動包絡(luò)

包絡(luò)（Profile）是一個預(yù)先定義的以位置為橫坐標，以速度為縱坐標的曲線，包絡(luò)是運動的圖形描述。

一個包絡(luò)由多段組成，每一段包含一個達到目標速度的加減速過程，和以目標速度勻速運行的一串指定數(shù)量的脈沖。如果是單段運動控制或者是多段運動控制的最后一段，還應(yīng)該包括一個由目標速度到停止的減速過程。

PTO主要通過包絡(luò)來實現(xiàn)位置控制。位置控制想到通過參數(shù)設(shè)置來創(chuàng)建包絡(luò)，并用圖形方式顯示包絡(luò)曲線，自動生成位置控制用的子程序。

五、運動包絡(luò)設(shè)定步驟

在開始編寫程序前，首先設(shè)定運動包絡(luò)，步驟如下：

（1）雙擊左圖所示“向?qū)А狿TO/PWM”，出現(xiàn)“脈沖輸出向?qū)А贝翱凇?/p>

（2）選擇Q0.0，單擊“下一步”。

（3）選擇“線性脈沖串輸出（PTO）”，單擊“下一步”。

（4）設(shè)置項目中應(yīng)用的電機最高速度、最低速度和電機啟動/停止速度。

（5）單擊“下一步”，設(shè)置加減速時間。

（6）單擊“下一步”。

（7）點擊“新包絡(luò)”，選擇“是”。

（8）圖27灰色部分激活，在其中選擇“相對位置”，設(shè)置好參數(shù)，其中步0的目標位置不要設(shè)置太小，需大于加減速脈沖數(shù)之和。

（9）單擊“確認”。

（10）將參數(shù)”VB0”更改為“VB1000”，需注意，不要在程序中再重復(fù)定義“VB1000—VB1069”；單擊“下一步”。

（11）單擊“完成”，在彈出的對話框中選擇“是”。

（12）運動包絡(luò)設(shè)置完成。在調(diào)用子程序中出現(xiàn)Q0.0對應(yīng)的位控子程序。

六、PLC程序

1、上電初始化

SM0.1：首次掃描周期時該位打開，用途是調(diào)用初始化子程序。

2、電機控制子程序和初始化

PTO0_CTRL在程序中只使用一次，并且在每次掃描時得到執(zhí)行,所以使用SM0.0作為EN的輸入。

EN：使能端，用SM0.0連接，保持常通；

I_STOP：有效時電機立即停止；

D_STOP：有效時電機減速停止；

Done：完成標志。為“1”時表明上一指令執(zhí)行完成；

Error：顯示錯誤代碼，“0”表示無錯誤；

C_Pos：HSC計數(shù)器功能開啟時，表示運行脈沖數(shù)，否則為0。

3、復(fù)位

VD1100：復(fù)位返回脈沖數(shù)，在數(shù)據(jù)塊的“用戶定義1”進行設(shè)置。根據(jù)電機的減速比和驅(qū)動器的細分以及電機行程設(shè)置。

VD1043：運行包絡(luò)恒速段脈沖數(shù)；VD1100－VD1080= VD1043。

4、正轉(zhuǎn)

VD60.1：運動包絡(luò)運行完成標志，PTO0_CTRL中的“Done”參數(shù)；v100.1：正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)；v101.3：正轉(zhuǎn)結(jié)束；

I0.1：正轉(zhuǎn)按鈕；

V100.1：正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)；V101.2：復(fù)位完成標志。正反轉(zhuǎn)自動運行前必須復(fù)位完成；

Q0.2：電機方向；

VD1104：正反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，同VD1100參數(shù)一樣，在“數(shù)據(jù)塊”的“用戶定義1”中設(shè)置．VD1104－VD1080= VD1043。

5、反轉(zhuǎn)

VD60.1：運動包絡(luò)運行完成標志，PTO0_CTRL中的“Done”參數(shù)；v100.2：反轉(zhuǎn)運行狀態(tài)；v101.4：反轉(zhuǎn)結(jié)束；

I0.2：反轉(zhuǎn)按鈕；V100.2：反轉(zhuǎn)運行狀態(tài)；V101.2：復(fù)位完成標志。正反轉(zhuǎn)自動運行前必須復(fù)位完成；

Q0.2：電機方向；

VD1104：正反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，同VD1100參數(shù)一樣，在“數(shù)據(jù)塊”的“用戶定義1”中設(shè)置。VD1104－VD1080= VD1043。

6、手動正轉(zhuǎn)

手動正轉(zhuǎn)是對電機的點動控制，需要一直按住按鈕，電機才能運行。運行至正限位后，即使按住按鈕也不能運行，只能反向運行。

7、手動反轉(zhuǎn)

手動反轉(zhuǎn)是對電機的點動控制，需要一直按住按鈕，電機才能運行。運行至負限位后，即使按住按鈕也不能運行，只能正向運行。

8、緊急停止

緊急停止：運行至正負限位時，對系統(tǒng)的保護策略。任何情況下，按下緊急停止按鈕，使系統(tǒng)緊急停止。

9、輸出

(1)、包絡(luò)運行

EN：使能端，用SM0.0鏈接表示保持常通；

START：參數(shù)開啟時，執(zhí)行運動包絡(luò)，為確保命令只發(fā)送一次，使用上升沿信號；

Profile：設(shè)定的運動包絡(luò)編號；

Abort：位控模塊停止參數(shù)。開啟后停止運行當前包絡(luò)并減速停止；

Done：完成標志。模塊完成該子程序時，此參數(shù)為“1”；

Error：錯誤代碼，為“0”表示無錯誤；

C_Profile：包含位控模塊當前執(zhí)行的輪廓；

C_Step：目前正在執(zhí)行的輪廓步驟；

C_Pos：如果PTO向?qū)У腍SC計數(shù)器功能已啟用，C_Pos參數(shù)包含用脈沖數(shù)目表示的模塊；否則此數(shù)值始終 為0。

(2)、點動運行

EN：使能端，SM0.0保持常通；

RUN：啟用該參數(shù)加速至設(shè)定速度運行，停用該參數(shù)電機減速停止；

Speed：設(shè)定手動運行的最高速度；

Error：本子程序的錯誤代碼，“0”表示無錯誤；

C_Pos：如果PTO向?qū)У腍SC計數(shù)器功能已啟用，C_Pos參數(shù)包含用脈沖數(shù)目表示的模塊；否則此數(shù)值始終為零。

(3)、指示燈

復(fù)位狀態(tài)下，復(fù)位指示燈亮。

正反轉(zhuǎn)運行時，運行指示燈亮。

不處于復(fù)位或運行狀態(tài)時，停止燈亮。