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快速门PLC驱动步进电机使用心得(上)

S7-200CPU本身带有高速脉冲输出功能,特另是224XP(CN)的高速输出频率达到100kHz,十分适合作为步进电机的驱动脉冲,配以细分型的驱动器,在某些应用场合,效果逼近伺服电机,取得性能和经济性的最佳平衡。

 

1.项目概况

 

薄膜卷绕机需要进行自动化控制改造。

 

原设备采用机械式计数,卷绕动力采用离合器传动,元件卷绕的起动、停止、圈数控制等均由人工操作控制,因此存在产品参数离散性大、产品质量与生产效率因人而异等不足之处。

 

工艺要求简述:由于卷制材料是10几微米的薄膜,要求卷轴平稳起动,均匀加速,以使用张力平稳;中间在某些位置需要停顿,作一些必要的处理,再继续卷绕;和起动一样,停顿或停止时,必须均匀减速,保持张力平稳;要求最后圈数准确。

2.控制系统构成

 

S7-200PLC应该能够实现项目要求的控制功能。

 

S7-200CPU本体已含有高速脉冲输出功能,普通型号的CPU脉冲输出频率达20KHz,而224XP(CN)更是高达100kHz,可以用来驱动步进电机或伺服电机,再由电机直接驱动卷绕主轴旋转,完成工艺所要求的动作。

 

步进电机在成本上具有优势,但是步进电机的运转平稳性不如伺服电机,而两者的定位精度(圈数)的控制,在本工艺里都可以达到要求。大家考虑先试用步进电机的方案。

 

步进电机的驱动,实际上是由相应的步进电机驱动器负责的,所以步进电机的相数齿数等等问题由相应的驱动器解决,选择步进电机要考虑的主要是体积、转矩、转速等,不是本文的重点;

 

PLC向驱动器送的仅为代表速度与位置的脉冲,这里要考虑的是步进电机在规定的转速下是否足够平稳,是否适合作为薄膜卷绕的动力。

 

大家作了一个模型机进行试验,采用细分型的驱动器,在50齿的电机上达到10000步/转,经17:25齿的同步带减速传动(同时电机的振动也可衰减),结果运转很平稳,粗步确定可以达到工艺要求。于是正式试制一台,也获得成功,性能达到工艺要求,目前已经按此方案批量进行改造。

 

CPU选择224XPCN DC/DC/DC,系统构成如下:

 

224XP*1、步进电机*2、细分型驱动器*2、TD200*1、LED显示屏*1、编码器*1。

 

2.1 PTO0(Q0.0)输出一路高速脉冲,负责驱动卷绕主轴的旋转;

 

2.2 PTO1(Q0.1)输出一路高速脉冲,负责驱动主轴的水平直线移动;

 

2.3 一个正交增量型编码器装在主轴上,作为卷绕圈数的反馈;

 

2.4 TD200作为人机界面,用于设定参数

 

2.5 一个LED显示屏用于显示实时的卷绕圈数。在实际生产中,工人需要时时参考卷绕的进度,LED显示比LCD醒目,所以这里放置了一个自制的LED显示屏。LED屏和PLC的连接方式。

文章来源:/te_news_industry/2011-12-30/2561.chtml
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