轻松学会S7-1200PLC运动控制功能

PLC工业机器人

>导读：如图1、图2、图3所示：在这些项目中，大家可以看到各种各样的设备在做着不同的事情，忙得不亦乐乎！虽然它们在做着不同的事情，但是它们都有一个共同点：那就是它们都在运动。针对运动控制功能，我们以这种运动控制类项目为背景，带领大家一起学习1200PLC的运动控制功能。

图1

图2

图3
我们先从宏观再到微观来讲解关于运动控制的知识：
1. 什么是运动控制系统？它在工业现场中能解决什么问题？
2. 一个控制系统由哪几个重要部分组成？
3. 控制系统的驱动部分有哪几种控制方式？它们有哪些优缺点？
4.1200PLC的脉冲功能有哪些重要参数会影响控制系统的运行？

在这个图4中，大家可以看到有一个三轴机械设备在来回往复运动。那么它为什么回动作呢？这是因为我们机械工程师和电气工程一起设计出来的。当机械工程师设计好了这几部分的机械之后，电气工程师加入电气控制系统，使得这部分的机械运动符合实际的工艺要求。比如这个轴要运行到100mm的位置，那以什么样的速度运行到100mm的位置呢？如果效率要求很高，那必然要提高运行速度。像这种运动控制系统，已经在各行各业广泛使用，比如包装、印刷、纺织、装配等。那么像这种运动控制系统电气部分有哪些主要设备呢？ 图4 一个完整的运动控制系统，电气部分通常包含以下几个部分，如图5所示： 1.控制器：控制器是整个控制系统的核心部件，就类似与人的大脑，它可以控制人的每个行为动作。那在工业系统中，控制器通常可以是PLC、单片机、工控板等。在本课程中，控制器所使用的是西门子1200PLC。 2.驱动器：驱动器是负责把从控制器发送过来的电脉冲信号转换为角位移的执行器。也就是它是中间的转换装置，因为控制器不能直接对步进或者伺服电机进行控制，所以我们需要配备一个驱动器。而驱动器通常分为两种：步进驱动器和伺服驱动器。 3.电机：电机是将电脉冲转化为角位移的执行机构，在这个视频中我们可以看到，到步进电机转动一个角度，我们的机械结构也移动一定的距离。通常我们的运动控制系统中会选择步进电机或者伺服电机。 那了解了运动控制系统中的电气部分的组成之外，作为一个专业电气人员还需要深入了解控制器与驱动器之间的连接方式。因为不同的场景可以选择不同的连接方式，不同的连接方式编程方法也有所区别。 图5 第1种连接方式为：通信。所谓的通信连接就是PLC与驱动器连接是采用通信电缆连接，通常会使用网线或者485电缆等，连接完成后，PLC就可以通过一根电缆来控制多个驱动器，驱动器的数据同样可以通过这根电缆反馈给PLC。而S7-1200PLC本体至少会带有一个网口，所以我们通常推荐大家使用网线与伺服或者步进驱动器连接。这种方式只需要一根电缆就可以实现控制和反馈数据的读取，成本相对较低。 但是它的劣势就是各种厂商的设备支持的协议有所差异，比如配备的是S7-1200PLC,通常会使用PROFINET协议来控制伺服，而驱动器那端则不一定支持PROFINET协议。所以前期选型要特别小心 第2种连接方式为：PTO。PTO的方式就是PLC不断发送通断信号给到步进或者伺服驱动器，驱动器再控制电机运行。比如PLC一秒发送1万个脉冲给驱动器，那么PLC的输出点则会1秒通断1万次。S7-1200 PLC通过发送PTO脉冲的方式控制驱动器，可以是脉冲+方向或者A/B脉冲等，通常会使用脉冲+方向方式控制。PLC的一个输出点只管发脉冲，一个点负责电机的正反方向。所以这种方式控制一个步进电机话会占用PLC两个点位，而S7-1200 PLC最多支持4路脉冲，所以使用脉冲+方向方式控制步进电机的话，则会占用8个输出点。 第3种连接方式为：模拟量。S7-1200 PLC通过输出模拟量来控制驱动器，PLC通常可以输出0-10V信号或者4-20Ma电流信号给到驱动器，驱动器根据模拟量信号的变化来改变速度或者转矩。由于本课程是使用S7-1200 PLC来控制这个三轴设备，PLC与步进驱动器的连接方式是脉冲，所以我们着重来介绍PLC的脉冲功能。 对于S7-1200晶体管输出型CPU模块最多支持输出4组PTO脉冲信号，最大输出频率为100kHz。从固件版本V4.0开始，PTO实际输出通道可以从硬件组态中灵活选择,不局限于某个通道。 值得注意的是：增加信号板不能改变S7-1200CPU输出通道，但是可以将PTO输出通道由CPU模块本身转移到信号板上,信号板可以最大限度地发挥CPU 4路 PTO 脉冲输出的能力。 以1215CPU举例，在这张图片中可以看到，固件版本4.0以上的CPU的脉冲输出点可以灵活选择，但是Q0.4至Q1.1这些点位，最高的输出频率只能是20KHZ，所以通常我们根据经验的话会把这些信号组态为方向信号，因为方向信号不需要这么高的频率。而脉冲信号的频率要求就比较高，所以通常会选择Q0.0至Q0.3这几个输出点。 那有的同学就会问如果我在项目中选择了，继电器型的输出CPU，而项目临时增加了伺服需要脉冲控制怎么办呢？于Rly 输出类型的CPU来说如果需要使用PTO功能，则必须添加相应型号的SB信号板。 那么以上就是我们整个课程的全部内容。我们一起来总结今天所学的知识： 首先，我们以一个视频给大家展示了运动控制系统在各行各业的应用。让大家有了一个直观的认识之后，我们再宏观的介绍了一个控制系统最重要的几个组成部分，有：机械部分、控制器、驱动器、电机等。最后，我们介绍了CPU与驱动器的几种连接方式，比如：通信连接、模拟量连接、PTO连接等。目的是在不同的场合大家可以根据实际的需求来选择不同的连接方式。

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！