基于profibus的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)技術(shù)要點揭示

1、基于Profibus的步進(jìn)電機控制系統(tǒng)技術(shù)要點揭示關(guān)鍵字：Profibus步進(jìn)電機控制系統(tǒng)1引言步進(jìn)電機在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，不受負(fù)載變化的影響。該特點使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機來控制非常的簡單。德國和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的Profibus現(xiàn)場總線是一種開放的，不依賴于生產(chǎn)廠家的通信系統(tǒng)，是一種比較成熟的總線。Profibus根據(jù)應(yīng)用特點分成ProfibusDP，ProfibusFMSPr

2、ofibusPA三個兼容版本。其中ProfibusDP是一種高速(數(shù)據(jù)傳輸率9.6kbits12Mbits)經(jīng)濟(jì)型設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)，主要用于現(xiàn)場控制器與分散IO之間的通信，在工業(yè)自動化領(lǐng)域已經(jīng)得到了成熟和廣泛的應(yīng)用。在汽車配件的加工中加工的精度決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，因此現(xiàn)代汽車制造業(yè)對加工的精度要求越來越高。在壓配生產(chǎn)的過程中影響壓配結(jié)果的因素很多，包括加工設(shè)備的情況、工件材料屬性等。有的壓配過程不但要求壓配的定位精度高，對壓配的速度也有嚴(yán)格的要

3、求。系統(tǒng)以汽車配件廠的壓配工序為對象，壓配過程中工件要受到一些特殊的載荷，包括機械負(fù)荷和熱應(yīng)力負(fù)荷，整個壓配工序?qū)α臀灰频膮?shù)要求較高。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，零件的受力應(yīng)維持在某個范圍內(nèi)，低于則壓配無法完成，高于則零件會損壞。加工過程中由位移值來檢測工序的完成，給進(jìn)的位移量太多或太少都會使得產(chǎn)品成為不合格品。整個過程中影響加工精度的震動也是應(yīng)該要避免的。同時工業(yè)生產(chǎn)線中的實際情況，要求整個系統(tǒng)在保證工序可靠完成的基礎(chǔ)上，盡可能縮短壓配的周期時

4、間，并具有故障保護(hù)與故障報警功能。2硬件設(shè)計考慮到上述情況，設(shè)計利用PLC控制步進(jìn)電機來完成該壓配過程。PLC、模擬量放大器完成測量放大變送和控制功能，上位機通過ProfibusDP分別與PLC和放大器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，上位機還通過Ether與模擬量放大器通訊完成壓配過程的實時監(jiān)控，上位機中由Protool組態(tài)軟件編寫人機界面，顯示相關(guān)數(shù)據(jù)、過程曲線，完成相關(guān)參數(shù)設(shè)定和報警功能。整個系統(tǒng)是典型計算機直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DirectDigita

5、lControlDDC)與監(jiān)督控制系統(tǒng)(SupervisyComputerControlSCC)的結(jié)合，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。2.1PLC的選擇CCW脈沖：CCW方向動作指令脈沖信號(單脈沖輸入方式時為運轉(zhuǎn)方向信號)負(fù)邏輯脈沖輸入脈沖寬度1μs以上，上升下降時間2μs以下，脈沖占空比50%以下將脈沖輸入從ON變?yōu)镺FF時，螺桿便在后退方向移動1步距最大輸入脈沖頻率500kHz。當(dāng)設(shè)為單脈沖輸入時，CW脈沖輸入端變?yōu)椴竭M(jìn)電機驅(qū)動脈沖的輸入端，

6、CCW脈沖輸入端作為電機方向控制信號輸入端。分辨率轉(zhuǎn)換：DATA1、DATA2為分辨率設(shè)定開關(guān)，光耦合器OFF時請選擇DATA1，光耦合器ON時請選擇DATA2。在驅(qū)動器上調(diào)整解析度開關(guān)，將分割數(shù)設(shè)為1，即步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動0.72step。根據(jù)步進(jìn)電機參數(shù)知解析度為0.008mm。1分割(0.72step)時：每10脈沖輸出1次10分割(0.072step)時：每100脈沖輸出1次。根據(jù)壓配所要完成的位移量由上面公式可以算出脈沖的頻率與個數(shù)

7、，并通過控制電機速度來控制完成一次壓配的時間。3軟件設(shè)計3.1軟件整體結(jié)構(gòu)通過ProfibusDP總線進(jìn)行通訊和控制的系統(tǒng)，需要導(dǎo)入硬件設(shè)備商提供的GSD文件，本系統(tǒng)中PLC作為系統(tǒng)的總站，MP85ADP模擬量信號放大器作為DP從站，導(dǎo)入GSD文件來進(jìn)行組態(tài)。程序主要由以下幾部分組成：OB100、OB1、DB20、SFB49和SFC14。OB100是暖啟動組織塊，系統(tǒng)啟動就調(diào)用OB100，它的主要作用是初始化系統(tǒng)啟動時的軟件門的值。OB

8、1是主程序組織塊，是整個控制的核心部分，一些控制命令，如速度命令、位置命令、復(fù)位命令以及電機控制器的初始化都是由它完成的。它包括系統(tǒng)功能SFC14、系統(tǒng)功能塊SFB49和背景數(shù)據(jù)塊DB20。系統(tǒng)功能SFC14通過ProfibusDP總線定期的從DP從站讀取和更新數(shù)據(jù)。每個SFC14只能到配置好的指定地址上去讀取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中要讀取位移和壓力的值所以要使用兩個SFC14分別到硬件組態(tài)中設(shè)置好的地址上去讀取。其中LADDER參數(shù)記錄的是DP從

9、站中數(shù)據(jù)的地址，RETVAL參數(shù)在發(fā)生錯誤的時候會被激活，返回一個錯誤碼。RECD參數(shù)記錄的是從站中讀取來的數(shù)據(jù)在主站中的存放目的地址。系統(tǒng)功能塊SFB49實現(xiàn)的是脈沖寬度調(diào)制功能(Pulsewidthmodulation、PWM)。程序中用到它的主要參數(shù)有LADDR、SW_EN、OUTP_VAL等。LADDR參數(shù)記錄的是子模塊的IO地址，它是在硬件組態(tài)時分配的SWEN為軟件門，來控制功能的啟動停止OUTP_VAL為設(shè)定脈沖寬度的參數(shù)。