《三菱FX5U可編程控制器與觸摸屏技術(shù)》課件-2.4-步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控

任務(wù)4FX5UPLC、觸摸屏與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控知識(shí)目標(biāo)1.能進(jìn)行PLC控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的方案設(shè)計(jì)。2.掌握步進(jìn)電機(jī)的工作原理和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的使用方法3.掌握高速I/O模塊參數(shù)的設(shè)置方法。4.掌握脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器指令的使用技能目標(biāo)1.能按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案正確連接硬件。2.能按照控制要求設(shè)計(jì)觸摸屏監(jiān)控畫面。3.掌握觸摸屏界面和PLC程序的參數(shù)設(shè)置、程序下載與調(diào)試。一、發(fā)布任務(wù)FX5UPLC控制一臺(tái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，并能在觸摸屏上設(shè)定、監(jiān)視步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由三菱GS2107觸摸屏、三菱FX5U-32MT/ESPLC、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器YKA2304ME、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)42BYGH107、網(wǎng)線、24V開關(guān)電源組成。2、組態(tài)監(jiān)控畫面

組態(tài)界面設(shè)置正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止3個(gè)按鈕，在設(shè)定轉(zhuǎn)速輸入框設(shè)定輸入轉(zhuǎn)速后，單擊正轉(zhuǎn)按鈕，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，正轉(zhuǎn)指示燈亮。單擊反轉(zhuǎn)按鈕，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行反轉(zhuǎn)指示燈亮。單擊停止按鈕，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行,指示燈均熄滅。在運(yùn)行過程中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通過實(shí)際轉(zhuǎn)速顯示框顯示。3、變量對(duì)應(yīng)規(guī)劃

觸摸屏和PLC數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示。三、元器件功能介紹1、步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（1）步進(jìn)電機(jī)介紹：42BYGH107的步距角為1.8°，工作電壓為12V，工作電流為0.4A，接線圖如下圖。（2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)置YKA2304ME細(xì)分驅(qū)動(dòng)器如圖所示，驅(qū)動(dòng)電壓為DC12~40V,采用單電源供電。適配6或8出線、電流在3.0A以下、外徑為42~86mm的各種型號(hào)的兩相混合型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。1)輸出電流的設(shè)定。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出電流的設(shè)定以略大于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作電流為準(zhǔn)。42BYGH107步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作電流為0.4A，驅(qū)動(dòng)器輸出選擇0.5A檔位,使用螺釘旋具將圖所示箭頭指向0.5檔。2)細(xì)分脈沖數(shù)的設(shè)定。撥碼開關(guān)來控制，對(duì)應(yīng)細(xì)分脈沖數(shù)見表，在本任務(wù)中設(shè)定為D3ON、D4OFF，細(xì)分?jǐn)?shù)為3200，如圖所示。(3)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的連接

細(xì)分驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的連接如圖所示，控制部件(PLC)提供步進(jìn)脈沖信號(hào)給PU端子、提供方向控制信號(hào)給DR端子、提供電動(dòng)機(jī)釋放信號(hào)給MF端子。引腳功能介紹4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，對(duì)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行由指示燈來指示，各指示燈功能見表。2、編碼器功能介紹

編碼器與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸經(jīng)聯(lián)軸器連接，把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)，通過脈沖數(shù)反饋步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過的角度及轉(zhuǎn)速。本任務(wù)中用的編碼器為瑞普安華高電子科技有限公司生產(chǎn)的ZSP3806003G-360BZ3-5-24F，分辨率為360線，即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一圈，編碼器輸出脈沖為360個(gè)，如圖所示。其硬件連接見監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。四、組態(tài)畫面設(shè)計(jì)1、新建工程：根據(jù)工程新建步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控文件。2、文本輸入：完成步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控、正轉(zhuǎn)指示、反轉(zhuǎn)指示、設(shè)定頻率、實(shí)際頻率文本輸入。3、按鈕設(shè)置：完成正轉(zhuǎn)按鈕、反轉(zhuǎn)按鈕設(shè)置4、指示燈設(shè)置：完成正轉(zhuǎn)指示燈、反轉(zhuǎn)指示燈設(shè)置5、設(shè)定轉(zhuǎn)速輸入框的設(shè)置6、實(shí)際轉(zhuǎn)速顯示框的設(shè)置7、工程下載：將觸摸屏界面下載到三菱觸摸屏中。設(shè)定轉(zhuǎn)速輸入框的設(shè)置

在軟元件屬性界面上設(shè)置如圖2-14，2-15所示，“種類”設(shè)置為“數(shù)值輸入”，數(shù)據(jù)類型設(shè)置為有符號(hào)BIN16，字體設(shè)為“12點(diǎn)陣高質(zhì)量黑體”，尺寸設(shè)為4*6，顯示格式設(shè)為“實(shí)數(shù)”，整數(shù)位3。小數(shù)位1位。在樣式中選擇圖形，是否閃爍，數(shù)值顏色設(shè)為黃色。

“基本設(shè)置”中的輸入范圍，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)為5~20，低于5時(shí)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩不足無法轉(zhuǎn)動(dòng)。D100中的數(shù)據(jù)為PLC發(fā)出脈沖的頻率，設(shè)定轉(zhuǎn)速和脈沖頻率之間的關(guān)系是“設(shè)定轉(zhuǎn)速(r/min)=脈沖頻率(Hz)*60/細(xì)分后每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)”，所以寫入的運(yùn)算式“設(shè)定轉(zhuǎn)速=監(jiān)視軟元件*60/3200”，而輸入框中監(jiān)視的值為D100的值，D100=設(shè)定轉(zhuǎn)速*3200/60。實(shí)際轉(zhuǎn)速顯示框的設(shè)置

“種類”設(shè)置為“數(shù)值顯示”，數(shù)據(jù)類型設(shè)置為有符號(hào)BIN16，字體設(shè)為“12點(diǎn)陣高質(zhì)量黑體”，尺寸設(shè)為4*6，顯示格式設(shè)為“實(shí)數(shù)”，整數(shù)位3位，小數(shù)位1位。五、PLC編程指令及樣例程序

本任務(wù)中PLC發(fā)出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器輸出脈沖信號(hào)送入PLC監(jiān)控實(shí)際轉(zhuǎn)速。因此，需要進(jìn)行輸出脈沖和高速計(jì)數(shù)輸入采樣。1、模塊參數(shù)設(shè)置1)輸出功能的設(shè)置。單擊“參數(shù)”→“FX5UCPU”→“模塊參數(shù)”→“高速I/0"”,在彈出的“模塊參數(shù)高速I/O”對(duì)話框中選擇“輸出功能”選項(xiàng)。

雙擊“定位”→“詳細(xì)設(shè)置”選項(xiàng)，將軸1的脈沖輸出模式設(shè)為“PULSE/SIGN”，輸出軟元件Y0作為PULSE信號(hào)輸出(不可更改)，輸出軟元件Y4作為SIGN信號(hào)輸出(可以更改),如圖所示。2)高速輸入功能的設(shè)置。

將編碼器采集的脈沖信號(hào)高速輸入到FX5UPLC。單擊“參數(shù)”→“FX5UCPU"→“模塊參數(shù)”→“輸入響應(yīng)時(shí)間”，在彈出的對(duì)話框中雙擊“輸入響應(yīng)時(shí)間”選項(xiàng)，如圖所示，把所用通道X0、X1的響應(yīng)時(shí)間設(shè)為10μs。

雙擊模塊參數(shù)下的“高速I/O”,進(jìn)行“輸入功能”中高速計(jì)數(shù)器的“詳細(xì)設(shè)置”，如圖所示。對(duì)于CH1,選擇“使用”，設(shè)置運(yùn)行模式為“旋轉(zhuǎn)速度測(cè)定模式”，脈沖輸人模式為“1相1輸人(S/W上升/下降切換)”，測(cè)定單位時(shí)間設(shè)定為1000ms，每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)為360。(2)脈沖輸出與高速計(jì)數(shù)器指令1)脈沖輸出指令。PLSY指令為高速脈沖輸出指令。PLSY指令定義如圖所示，當(dāng)MO接通后，在軸1上的輸出脈沖頻率為D100寄存器內(nèi)的數(shù)值，總計(jì)輸出3200個(gè)脈沖后停止輸出。當(dāng)脈沖數(shù)設(shè)為0時(shí)，則連續(xù)輸出脈沖。

2)高速計(jì)數(shù)器指令。當(dāng)M100接通后，開始第1通道的高速計(jì)數(shù)輸入采集，如圖所示。其功能編號(hào)的定義見表。

3)高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值傳送指令。當(dāng)M100接通時(shí)，將通道1轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)