1  引言

    plc輸出的集成脈沖可通過(guò)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行定位控制。關(guān)于定位控制，調(diào)節(jié)和控制操作之間存在一些區(qū)別。步進(jìn)電機(jī)不需要連續(xù)的位置控制，而在控制操作中得到應(yīng)用。在以下的程序例子中，借助于cpu214所產(chǎn)生的集成脈沖輸出，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)的位置控制。雖然這種類型的定位控制不需要參考點(diǎn)，本例還是粗略地描述了確定參考點(diǎn)的簡(jiǎn)單步驟。因?yàn)閷?shí)際上它總是相對(duì)一根軸確定一個(gè)固定的參考點(diǎn)，因此，用戶借助于一個(gè)輸入字節(jié)的對(duì)偶碼(dual coding)給cpu指定定位角度。用戶程序根據(jù)該碼計(jì)算出所需的定位步數(shù)，再由cpu輸出相關(guān)個(gè)數(shù)的控制脈沖。

2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    如圖1所示。

圖1     系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3  硬件配置
    如表1所示。

4  軟件結(jié)構(gòu)

4.1  plc的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)
    plc的部分輸入信號(hào)與輸出信號(hào)，以及標(biāo)志位如表2所示。 
4.2  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    plc的程序框圖如圖2所示。

4.3  初始化
    在程序的第一個(gè)掃描周期(sm0.1=1)，初始化重要參數(shù)。選擇旋轉(zhuǎn)方向和解除聯(lián)鎖。

4.4  設(shè)置和取消參考點(diǎn)
    如果還沒(méi)有確定參考點(diǎn)，那么參考點(diǎn)曲線應(yīng)從按“start”按扭(i1.0)開始。cpu有可能輸出最大數(shù)量的控制脈沖。在所需的參考點(diǎn)，按“設(shè)置/取消參考點(diǎn)”開關(guān)(i1.4)后，首先調(diào)用停止電機(jī)的子程序。然后，將參考點(diǎn)標(biāo)志位m0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”顯示在輸出端q1.0。

    如果i1.4的開關(guān)已激活，而且“定位控制”也被激活(m0.3=1)，則切換到“參考點(diǎn)曲線”參考點(diǎn)曲線。在子程序1中，將m0.3置成0，并取消“定位控制激活”的顯示(q1.0=0)。此外，控制還為輸出最大數(shù)量的控制脈沖做準(zhǔn)備。當(dāng)再次激活i1.4開關(guān)，便在兩個(gè)模式之間切換。如果此信號(hào)產(chǎn)生，同時(shí)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)，那么電機(jī)就自動(dòng)停止。

    實(shí)際上，一個(gè)與驅(qū)動(dòng)器連接的參考點(diǎn)開關(guān)將代替手動(dòng)操作切換開關(guān)的使用，所以，參考點(diǎn)標(biāo)志能解決模式切換。

4.5  定位控制
    如果確定了一個(gè)參考點(diǎn)(m0.3=1)而且沒(méi)有聯(lián)鎖，那么就執(zhí)行相對(duì)的定位控制。在子程序2中，控制器從輸入字節(jié)ibo讀出對(duì)偶碼方式的定位角度后，再存入字節(jié)mb11。與此角度有關(guān)的脈沖數(shù)，根據(jù)下面的公式計(jì)算:
  n=φ/360°×s
式中:n-控制脈沖數(shù)
    φ-旋轉(zhuǎn)角度
    s-每轉(zhuǎn)所需的步數(shù)
該程序所使用的步進(jìn)電機(jī)采用半步操作方式(s=1000)。在子程序3中循環(huán)計(jì)算步數(shù)，如果現(xiàn)在按“start”按鈕(i1.0)，cpu將從輸出端q0.0輸出所計(jì)算的控制脈沖個(gè)數(shù)，而且電機(jī)將根據(jù)相應(yīng)的步數(shù)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)，并在內(nèi)部將“電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)”的標(biāo)志位m0.1置成1。
在完整的脈沖輸出之后，執(zhí)行中斷程序0，此程序?qū)0.1置成0，以便能夠再次起動(dòng)電機(jī)。

4.6  停止電機(jī)
    按“stop”(停止)按扭(i1.1)，可在任何時(shí)候停止電機(jī)。執(zhí)行子程序0中與此有關(guān)的指令。

5  程序和注釋

//標(biāo)題:用脈沖輸出進(jìn)行定位控制
//主程序
ld       sm0.1  
//僅首次掃描周期sm0.1才為1。
r        m0.0，128              
//md0至md12復(fù)位
atch    0，19                  
//把中斷程序0分配給中斷事件19(脈沖串終止)
eni                             
//允許中斷
//脈沖輸出功能的初始化
movw    500，smw68          
//脈沖周期t=500us
movw    0,smw70              
//脈沖寬度為0(脈沖調(diào)制)
movd    429496700，smd72     
//為參考點(diǎn)設(shè)定的最大脈沖數(shù)
//設(shè)置逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
ldn      m0.1        //若電機(jī)停止
a         i1.5        //且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān)=1
s         q0.2，1     //則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(q0.2=1)
//設(shè)置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
ldn      m0.1       //若電機(jī)停止
an        i1.5       //且旋轉(zhuǎn)方向開關(guān)=0
r         q0.2，1    //則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(q0.2=0)
//聯(lián)鎖
ld        i1.1        
//若按“stop”(停止)按鈕
s         m0.2，1     //則激活聯(lián)鎖(m0.2=1)
//解除聯(lián)鎖
ldn       i1.1       
//若“start”(啟動(dòng))按鈕松開
an        i1.0                  
//且“stop”(停止)按鈕松開
r         m0.2，1       //則解除聯(lián)鎖(m0.2=0)
//確定操作模式(參考點(diǎn)定位控制)
ld        i1.4        
//若按“設(shè)置/取消參考點(diǎn)”按鈕
eu                     //上升沿
call 1                 //則調(diào)用子程序1
//啟動(dòng)電機(jī)
ld         i1.0                 
//若按“start”(啟動(dòng))按鈕
eu                      //上升沿
an         m0.1         //且電機(jī)停止
an         m0.2         //且無(wú)聯(lián)鎖
ad≥       smd72，1   
//且步數(shù)≥1，則
movb      16#85，smb67       
//置脈沖輸出功能(pto)的控制位
pls         0          //啟動(dòng)脈沖輸出(q0.0)
s           m0.1，1             
//“電機(jī)運(yùn)行”標(biāo)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       //且電機(jī)停止
call 2                 //則調(diào)用子程序2
//停止電機(jī)
ld          i1.1                
//若按“stop”(停止)按鈕
eu                      //上升沿
a           m0.1       //且電機(jī)運(yùn)行，則
call 0                 //則調(diào)用子程序0
mend                  //主程序結(jié)束
//子程序1
sbr 0                  //子程序0停止電機(jī)
movb       16#cb，smb67    
//激活脈寬調(diào)制
pls          0        //停止輸出脈沖到q0.0
r            m0.1，1          
//“電機(jī)運(yùn)行”標(biāo)志位復(fù)位(m0.1=0)
ret                  //子程序0結(jié)束
sbr1                  
//子程序1，“確定操作模式”
ld           m0.1    //若電機(jī)運(yùn)行
call 0             
//則調(diào)用子程序0，停止電機(jī)
//申請(qǐng)“參考點(diǎn)曲線”
ld           m0.3   
//若已激活“定位控制”，則
r             m0.3，1           
//參考點(diǎn)標(biāo)志位;復(fù)位(m0.3=0)
r             q1.0，1           
//取消“定位控制激活”信息(q1.0=0)
movd       429496700，smd72  
//為新的“參考點(diǎn)曲線”設(shè)定最大的脈沖數(shù)。
cret                           
//條件返回到主程序。
//申請(qǐng)“定位控制”
ldn          m0.3      
//若未設(shè)置參考點(diǎn)(m0.3=0)，則
s             m0.3，1          
//參考點(diǎn)標(biāo)志位置位(m0.3=1)
s             q1.0，1          
//輸出“定位控制激活”信息(q1.0=1)
ret                 //子程序1結(jié)束
//子程序2
sbr2             //子程序2，“定位控制”
movb        ib0，mb11        
//把定位角度從ibo拷到md8的最低有效字節(jié)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中循環(huán)步數(shù)
movw        0，mw12    //刪除r2
+d         md12，md8      
//把步數(shù)寫入md8
movd      md8，smd72
//把步數(shù)傳到smd72
ret                //子程序2結(jié)束
//子程序3
sbr3            //子程序3，“循環(huán)步數(shù)”
ldw≥mw12，5  //如果r2≥5／9，則
incw       mw14        //步數(shù)增加1。
ret                         
//子程序3結(jié)束
//中斷程序0，“脈沖輸出終止”
int0                      //中斷程序0
r            m0.1，1        
//“電機(jī)運(yùn)行”標(biāo)志位復(fù)位(m0.1=0)
ret                      //子程序0結(jié)束

6  結(jié)束語(yǔ)

    通過(guò)對(duì)硬件和軟件的合理設(shè)計(jì)，用較為價(jià)廉的西門子s7-200系列plc作為核心控制部件，構(gòu)成的定位系統(tǒng)能夠達(dá)到精確定位的目的。特別應(yīng)指出的是通過(guò)靈活、巧妙的應(yīng)用plc的指令系統(tǒng)，可使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度定位。