电气自动化生产线安装与调试项目六 输送单元安装与调试.pptx

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1、单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式高等职业教育数字化学习中心自动化生产线安装与调试讲授内容学习单元 学习单元电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库项目六 输送单元安装与调试输送单元的结构与工作过程 输送单元的结构与工作过程0201目 录电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库0201输送单元的结构输送单元的工作过程电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、输送单元的结构输送单元由抓取机械手装置、直线运动传动组件、拖链装置、PLC 模块和接线端口以及按钮/指示灯模块等部件组成。图6-1所示是安装在工

2、作台面上的输送单元装置侧部分。图 6-1 输送单元装置侧部分电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、输送单元的结构抓取机械手装置抓取机械手装置是一个能实现三自由度运动（即升降、伸缩、气动手指夹紧/松开和沿垂直轴旋转的四维运动）的工作单元，该装置整体安装在直线运动传动组件的滑动溜板上，在传动组件带动下整体作直线往复运动，定位到其他各工作单元的物料台，然后完成抓取和放下工件的功能,图6-2是该装置实物图。图 6-2 抓取机械手装置电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、输送单元的结构具体构成如下：气动手爪：用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件，由一个二

3、位五通双向电控阀控制。伸缩气缸：用于驱动手臂伸出缩回，由一个二位五通单向电控阀控制。回转气缸：用于驱动手臂正反向90度旋转，由一个二位五通单向电控阀控制。提升气缸：用于驱动整个机械手提升与下降，由一个二位五通单向电控阀控制。直线运动传动组件直线运动传动组件用以拖动抓取机械手装置作往复直线运动，完成精确定位的功能。图6-3是该组件的俯视图。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、输送单元的结构图 6-3 直线运动传动组件图图6-4给出了直线运动传动组件和抓取机械手装置组装起来的示意图。图 6-4 伺服电机传动和机械手装置电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资

4、源库一、输送单元的结构传动组件由直线导轨底板、伺服电机与伺服放大器、同步轮、同步带、直线导轨、滑动溜板、拖链和原点接近开关、左、右极限开关组成。伺服电机由伺服电机放大器驱动，通过同步轮和同步带带动滑动溜板沿直线导轨作往复直线运动。从而带动固定在滑动溜板上的抓取机械手装置作往复直线运动。同步轮齿距为5mm，共12个齿即旋转一周搬运机械手位移60mm。抓取机械手装置上所有气管和导线沿拖链敷设，进入线槽后分别连接到电磁阀组和接线端口上。原点接近开关和左、右极限开关安装在直线导轨底板上，如图6-5所示。原点接近开关是一个无触点的电感式接近传感器，用来提供直线运动的起始点信号。左、右极限开关均是有触点的

5、微动开关，用来提供越程故障时的保护信号。当滑动溜板在运动中越过左或右极限位置时，极限开关会动作，从而向系统发出越程故障信号。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、输送单元的结构图 6-5 原点开关和右极限开关气动控制回路输送单元的抓取机械手装置上的所有气缸连接的气管沿拖链敷设，插接到电磁阀组上，其气动控制回路如图6-6所示。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、输送单元的结构图 6-6 输送单元气动控制回路原理图 在气动控制回路中，驱动摆动气缸和气动手指气缸的电磁阀采用的是二位五通双电控电磁阀，电磁阀外形如图6-7所示。电气自动化技术 电气自动化

6、技术电气自动化技术专业教学资源库一、输送单元的结构双电控电磁阀与单电控电磁阀的区别在于，对于单电控电磁阀，在无电控信号时，阀芯在弹簧力的作用下会被复位，而对于双电控电磁阀，在两端都无电控信号时，阀芯的位置是取决于前一个电控信号。注意：双电控电磁阀的两个电控信号不能同时为“1”，即在控制过程中不允许两个线圈同时得电，否则，可能会造成电磁线圈烧毁，当然在这种情况下阀芯的位置是不确定的。图 6-7 双电控气阀示意图电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、输送单元的工作过程输送单元是YL-335B的传输纽带，负责向系统中的其他单元输送工件。工作中驱动抓。取机械手装置精确定位到指定

7、单元的物料台，在物料台上抓取工件，再把抓到的工件输送到指定地点后放下。讲授内容学习单元 学习单元电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库项目六 输送单元安装与调试相关知识 相关知识 步进系统 步进系统0201目 录电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库020301步进电动机步进驱动器使用步进电机应注意的问题电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、步进电动机步进电动机是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的一种特殊执行电动机。每输入一个电脉冲信号，电机就转动一个角度，它的运动形式是步进式的，所以称为步进电动机。步进电动机的工作原理下

8、面以一台最简单的三相反应式步进电动机为例，简介步进电机的工作原理。图6-8是一台三相反应式步进电动机的原理图。定子铁心为凸极式，共有三对（六个）磁极，每两个空间相对的磁极上绕有一相控制绕组。转子用软磁性材料中制成,也是凸极结构，只有四个齿，齿宽等于定子的极宽。图 6-8 三相反应式步进电动机的原理图电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、步进电动机由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点，使转子齿1、3的轴线与定子A相极轴线对齐，如图6-8（a）所示。若A相控制绕组断电、B相控制绕组通电时，转子在反应转矩的作用下，逆时针转过30，使转子齿2、4的轴线与定子B相极轴线对齐，即转

9、子走了一步，如图6-8（b）所示。若在断开B相，使C相控制绕组通电，转子逆时针方向又转过30，使转子齿1、3的轴线与定子C相极轴线对齐，如图6-8（c）所示。如此按ABCA的顺序轮流通电，转子就会一步一步地按逆时针方向转动。其转速取决于各相控制绕组通电与断电的频率，旋转方向取决于控制绕组轮流通电的顺序。若按ACBA的顺序通电，则电动机按顺时针方向转动。上述通电方式称为三相单三拍。“三相”是指三相步进电动机；“单三拍”是指每次只有一相控制绕组通电；控制绕组每改变一次通电状态称为一拍，“三拍”是指改变三次通电状态为一个循环。把每一拍转子转过的角度称为步距角。三相单三拍运行时，步距角为 30。显然，

10、这个角度太大，不能付诸实用。当A相控制绕组通电，其余两相均不通电，电机内建立以定子A相极为轴线的磁场。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、步进电动机如果把控制绕组的通电方式改为AABBBCCCAA，即一相通电接着二相通电间隔地轮流进行，完成一个循环需要经过六次改变通电状态，称为三相单、双六拍通电方式。当A、B两相绕组同时通电时，转子齿的位置应同时考虑到两对定子极的作用，只有A相极和B相极对转子齿所产生的磁拉力相平衡的中间位置，才是转子的平衡位置。这样，单、双六拍通电方式下转子平衡位置增加了一倍，步距角为15。进一步减少步距角的措施是采用定子磁极带有小齿，转子齿数很多的

11、结构，分析表明，这样结构的步进电动机，其步距角可以做得很小。一般地说，实际的步进电机产品，都采用这种方法实现步距角的细分。例如输送单元所选用的Kinco三相步进电机3S56Q-04056，它的步距角是在整步方式下为1.8，半步方式下为0.9。除了步距角外，步进电机还有例如保持转矩、阻尼转矩等技术参数，这些参数的物理意义请参阅有关步进电机的专门资料。3S56Q-04056部分技术参数如表6-1所示。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、步进电动机（2）步进电机的使用，一是要注意正确的安装，二是正确的接线。安装步进电机，必须严格按照产品说明的要求进行。步进电机是一精密装置，

12、安装时注意不要敲打它的轴端，更千万不要拆卸电机。不同的步进电机的接线有所不同，3S56Q-04056接线图如图6-9所示，三个相绕组的六根引出线，必须按头尾相连的原则连接成三角形。改变绕组的通电顺序就能改变步进电机的转动方向。图 6-9 3S56Q-04056 的接线电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、步进驱动器步进电动机需要专门的驱动装置（驱动器）供电，驱动器和步进电动机是一个有机的整体，步进电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。一般来说，每一台步进电机大都有其对应的驱动器，例如，Kinco三相步进电机3S56Q-04056与之配套的驱动器是K

13、inco3M458三相步进电机驱动器。图6-10和图6-11分别是它的外观图和典型接线图。图中，驱动器可采用直流24V40V电源供电。YL-335B中，该电源由输送单元专用的开关稳压电源（DC24V8A）供给。输出电流和输入信号规格为：输出相电流为3.0A5.8A，输出相电流通过拨动开关设定；驱动器采用自然风冷的冷却方式；控制信号输入电流为620mA，控制信号的输入电路采用光耦隔离。输送单元PLC输出公共端Vcc使用的是DC24V电压，所使用的限流电阻R1为2K。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、步进驱动器图 6-11 Kinco 3M458 的典型接线图 由图可见

14、，步进电机驱动器的功能是接收来自控制器（PLC）的一定数量和频率脉冲信号以及电机旋转方向的信号，为步进电动机输出三相功率脉冲信号。步进电机驱动器的组成包括脉冲分配器和脉冲放大器两部分，主要解决向步进电机的各相绕组分配输出脉冲和功率放大两个问题。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、步进驱动器脉冲分配器是一个数字逻辑单元，它接收来自控制器的脉冲信号和转向信号，把脉冲信号按一定的逻辑关系分配到每一相脉冲放大器上，使步进电机按选定的运行方式工作。由于步进电机各相绕组是按一定的通电顺序并不断循环来实现步进功能的，因此脉冲分配器也称为环形分配器。实现这种分配功能的方法有多种，例如

15、，可以由双稳态触发器和门电路组成，也可由可编程逻辑器件组成。脉冲放大器是进行脉冲功率放大。因为从脉冲分配器能够输出的电流很小（毫安级），而步进电机工作时需要的电流较大，因此需要进行功率放大。此外，输出的脉冲波形、幅度、波形前沿陡度等因素对步进电机运行性能有重要的影响。3M458驱动器采取如下一些措施，大大改善了步进电机运行性能：内部驱动直流电压达40V，能提供更好的高速性能。具有电机静态锁紧状态下的自动半流功能，可大大降低电机的发热。而为调试方便，驱动器还有一对脱机信号输入线FREE+和FREE-（见图6-11），当这一信号为ON时，驱动器将断开输入到步进电机的电源回路。YL-335A没有使用

16、这一信号，目的是使步进电机在上电后，即使静止时也保持自动半流的锁紧状态。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、步进驱动器3M458驱动器采用交流伺服驱动原理，把直流电压通过脉宽调制技术变为三路阶梯式正弦波形电流，如图6-12所示。图 6-12 相位差120的三相阶梯式正弦电流阶梯式正弦波形电流按固定时序分别流过三路绕组，其每个阶梯对应电机转动一步。通过改变驱动器输出正弦电流的频率来改变电机转速，而输出的阶梯数确定了每步转过的角度，当角度越小的时候，那么其阶梯数就越多，即细分就越大，从理论上说此角度可以设得足够的小，所以细分数可以是很大。3M458最高可达10000步/转

17、的驱动细分功能，细分可以通过拨动开关设定。细分驱动方式不仅可以减小步进电机的步距角，提高分辨率，而且可以减少或消除低频振动，使电机运行更加平稳均匀。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、步进驱动器在3M458驱动器的侧面连接端子中间有一个红色的八位DIP功能设定开关，可以用来设定驱动器的工作方式和工作参数，包括细分设置、静态电流设置和运行电流设置。图6-13是该DIP开关功能划分说明，表6-2(a)和(b)分别为细分设置表和电流设定表。图 6-13 3M458 DIP 开关功能划分说明 电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、步进驱动器步进电机传动

18、组件的基本技术数据如下：3S56Q-04056步进电机步距角为1.8度，即在无细分的条件下200个脉冲电机转一圈（通过驱动器设置细分精度最高可以达到10000个脉冲电机转一圈）。对于采用步进电机作动力源的YL335-B系统，出厂时驱动器细分设置为10000步/转。如前所述，直线运动组件的同步轮齿距为5mm，共12个齿，旋转一周搬运机械手位移60mm。即每步机械手位移0.006mm；电机驱动电流设为5.2A；静态锁定方式为静态半流。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库三、使用步进电机应注意的问题控制步进电动机运行时，应注意考虑在防止步进电机运行中失步的问题。步进电动机失步包

19、括丢步和越步。丢步时，转子前进的步数小于脉冲数，越步时，转子前进的步数多于脉冲数。丢步严重时，将使转子停留在一个位置上或围绕一个位置振动；越步严重时，设备将发生过冲。使机械手返回原点的操作，常常会出现越步情况。当机械手装置回到原点时，原点开关动作，使指令输入OFF。但如果到达原点前速度过高，惯性转矩将大于步进电机的保持转矩而使步进电机越步。因此回原点的操作应确保足够低速为宜；当步进电机驱动机械手装配高速运行时紧急停止，出现越步情况不可避免，因此急停复位后应采取先低速返回原点重新校准，再恢复原有操作的方法。（注：所谓保持扭矩是指电机各相绕组通额定电流，且处于静态锁定状态时，电机所能输出的最大转距

20、，它是步进电机最主要参数之一）。由于电机绕组本身是感性负载，输入频率越高，励磁电流就越小。频率高，磁通量变化加剧，涡流损失加大。因此，输入频率增高，输出力矩降低。最高工作频率的输出力矩只能达到低频转矩的4050%。进行高速定位控制时，如果指定频率过高，会出现丢步现象。此外，如果机械部件调整不当，会使机械负载增大。步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复振动。讲授内容学习单元 学习单元电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库项目六 输送单元安装与调试相关知识 相关知识 伺服系统 伺服系统0201目 录电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技

21、术专业教学资源库0201永磁交流伺服系统概述松下MINAS A5系列AC伺服电机电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、永磁交流伺服系统概述现代高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统，其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。1、交流伺服电机的工作原理伺服电机内部的转子是永久磁铁，驱动器控制的U、V、W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口

22、单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。结构组成如图6-14所示。图 6-14 系统控制结构电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、永磁交流伺服系统概述伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过整流电路对输入的三相电

23、或者市电进行整流，得到相应的直流电。再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。逆变部分（DC-AC）采用功率器件集成驱动电路，保护电路和功率开关于一体的智能功率模块（IPM），主要拓扑结构是采用了三相桥式电路，原理图见图6-15。利用了脉宽调制技术即PWM，（PulseWidthModulation）通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率,改变每半周期内晶体管的通断时间比,也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压副值的大小以达到调节功率的目的。图 6-15 三相逆变电路电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、永磁交流伺服

24、系统概述2、交流伺服系统的位置控制模式图6-14和图6-15说明如下两点：伺服驱动器输出到伺服电机的三相电压波形基本是正弦波（高次谐波被绕组电感滤除），而不是象步进电机那样是三相脉冲序列，即使从位置控制器输入的是脉冲信号。服系统用作定位控制时，位置指令输入到位置控制器，速度控制器输入端前面的电子开关切换到位置控制器输出端，同样，电流控制器输入端前面的电子开关切换到速度控制器输出端。因此，位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统，两个内环分别是电流环和速度环。由自动控制理论可知，这样的系统结构提高了系统的快速性、稳定性和抗干扰能力。在足够高的开环增益下，系统的稳态误差接近为零。这就是说，在稳

25、态时，伺服电机以指令脉冲和反馈脉冲近似相等时的速度运行。反之，在达到稳态前，系统将在偏差信号作用下驱动电机加速或减速。若指令脉冲突然消失（例如紧急停车时，PLC立即停止向伺服驱动器发出驱动脉冲），伺服电机仍会运行到反馈脉冲数等于指令脉冲消失前的脉冲数才停止。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、永磁交流伺服系统概述3、位置控制模式下电子齿轮的概念位置控制模式下，等效的单闭环系统方框图如图6-16所示。图 6-16 等效的单闭环位置控制系统方框图图中，指令脉冲信号和电机编码器反馈脉冲信号进入驱动器后，均通过电子齿轮变换才进行偏差计算。电子齿轮实际是一个分-倍频器，合理搭配

26、它们的分-倍频值，可以灵活地设置指令脉冲的行程。例如YL-335B所使用的松下MINASA4系列AC伺服电机驱动器，电机编码器反馈脉冲为2500pulse/rev。在缺省情况下，驱动器反馈脉冲电子齿轮分-倍频值为4倍频。如果希望指令脉冲为6000pulse/rev，那末就应把指令脉冲电子齿轮的分-倍频值设置为10000/6000。从而实现PLC每输出6000个脉冲，伺服电机旋转一周，驱动机械手恰好移动60mm的整数倍关系。具体设置方法将在下一节说明。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、松下MINAS A5系列AC伺服电机在YL-335B的输送单元中，采用了松下MHMD

27、022G1U永磁同步交流伺服电机及MADHT1506E全数字交流永磁同步伺服驱动装置作为运输机械手的运动控制装置，伺服电机结构如图6-17所示。1、伺服电机及驱动器型号的含义MHMD表示电机类型为大惯量，02表示电机的额定功率为200W，2表示电压规格为200V，G表示编码器为增量式编码器，脉冲数为20位，分辨率1048566，输出信号线数为5根线。MADHT1506E的含义：MADH表示松下A5系列A型驱动器，T1表示最大额定电流为10A，5表示电源电压规格为单相/三相200V，06表示电流监测器额定电流为6.5A。驱动器的外观和面板如图6-18所示。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化

28、技术专业教学资源库二、松下MINAS A5系列AC伺服电机 图 6-18 伺服驱动器的面板图电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、松下MINAS A5系列AC伺服电机2、接线MADHT1506E伺服驱动器面板上有多个接线端口，其中：XA：电源输入接口，AC220V电源连接到L1、L3主电源端子，同时连接到控制电源端子L1C、L2C上。XB：电机接口和外置再生放电电阻器接口。U、V、W端子用于连接电机。必须注意，电源电压务必按照驱动器铭牌上的指示，电机接线端子（U、V、W）不可以接地或短路，交流伺服电机的旋转方向不像感应电动机可以通过交换三相相序来改变，必须保证驱动器上的

29、U、V、W、E接线端子与电机主回路接线端子按规定的次序一一对应，否则可能造成驱动器的损坏。电机的接线端子和驱动器的接地端子以及滤波器的接地端子必须保证可靠的连接到同一个接地点上。机身也必须接地。B1、B3、B2端子是外接放电电阻，YL-335B没有使用外接放电电阻。X6：连接到电机编码器信号接口，连接电缆应选用带有屏蔽层的双绞电缆，屏蔽层应接到电机侧的接地端子上，并且应确保将编码器电缆屏蔽层连接到插头的外壳（FG）上。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、松下MINAS A5系列AC伺服电机X4：I/O控制信号端口，其部分引脚信号定义与选择的控制模式有关，不同模式下的接

30、线请参考松下A5系列伺服电机手册。YL-335B输送单元中，伺服电机用于定位控制，选用位置控制模式。所采用的是简化接线方式，如图6-19所示。图 6-19 伺服驱动器电气接线图电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库 二、松下MINAS A5系列AC伺服电机3、伺服驱动器的参数设置与调整松下的伺服驱动器有七种控制运行方式，即位置控制、速度控制、转矩控制、位置/速度控制、位置/转矩、速度/转矩、全闭环控制。位置方式就是输入脉冲串来使电机定位运行，电机转速与脉冲串频率相关，电机转动的角度与脉冲个数相关；速度方式有两种，一是通过输入直流-10V至+10V指令电压调速，二是选用驱动器

31、内设置的内部速度来调速；转矩方式是通过输入直流-10V至+10V指令电压调节电机的输出转矩，这种方式下运行必须要进行速度限制，有如下两种方法：设置驱动器内的参数来限制与输入模拟量电压限速。4、参数设置方式操作说明MADHT1506E伺服驱动器的参数共有218个，Pr000-Pr639，可以在驱动器上的面板上进行设置,面板结构如图6-20所示，各个按钮的说明如表6-3所示。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库 二、松下MINAS A5系列AC伺服电机图 6-20 驱动器参数设置面板电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库二、松下MINAS A5系列AC伺服

32、电机面板操作说明：（1）恢复出厂值驱动器上电后按一次设置键S进入d01.SPd；按3次模式键M进入辅助模式AF_ACL，按6次向上键直到出现AF_ini；按一次设置键S进入ini-模式；再按住向上键约5秒后，显示ini-逐渐增加直到显示FiniSh为止，设置参数恢复出厂值完毕。（2）参数设置，先按“Set”键，再按“Mode”键选择到“Pr00”后，按向上、下或向左的方向键选择通用参数的项目，按“Set”键进入。然后按向上、下或向左的方向键调整参数，调整完后，长按“S”键返回。选择其它项再调整。（3)参数保存，按“M”键选择到“EE-SET”后按“Set”键确认，出现“EEP-”，然后按向上键

33、3秒钟，出现“FINISH”或“reset”，然后重新上电即保存。（4)部分参数说明电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库 二、松下MINAS A5系列AC伺服电机 在YL-335B上，伺服驱动装置工作于位置控制模式，S6-226的Q0.0输出脉冲作为伺服驱动器的位置指令，脉冲的数量决定伺服电机的旋转位移，即机械手的直线位移，脉冲的频率决定了伺服电机的旋转速度，即机械手的运动速度，S6-226的Q0.1输出脉冲作为伺服驱动器的方向指令。对于控制要求较为简单，伺服驱动器可采用自动增益调整模式。根据上述要求，伺服驱动器参数设置如下表6-4。注：其它参数的说明及设置请参看松下 N

34、inas A5 系列伺服电机、驱动器使用说明书。讲授内容学习单元 学习单元电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库项目六 输送单元安装与调试相关知识 相关知识 PLC PLC脉冲输出功能 脉冲输出功能0201目 录电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库0201位控向导实现脉冲输出MAP指令库及应用电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出STEP7-Micro/WIN提供的位控向导可以帮助用户快速的完成PWM、PTO或位控模块的组态。向导可以生成位置指令，用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。1、

35、使用位控向导编程步骤 STEP6V4.0软件的位控向导能自动处理PTO脉冲的单段管线和多段管线、脉宽调制、SM位置配置和创建包络表。下面给出一个简单工作任务例子，阐述使用位控向导编程的方法和步骤。表6-5是这个例子中实现伺服电机运行所需的运动包络。表6-5伺服电机运行的运动包络电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出使用位控向导编程的步骤如下:（1）选择PTO/PWM操作打开位置控制向导后，选择配置S7-200PLC内置PTO/PWM操作，如图6-21所示。图 6-21配置PTO/PWM操作电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、

36、位控向导实现脉冲输出（2）指定一个脉冲发生器S7-200PLC有两个脉冲发生器：一个指定给数字输出点Q0.0，另一个指定给数字输出点Q0.1，通过向导可指定其中一个，如图6-22所示。图6-22指定脉冲发生器电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出(3）选择PTO或PWM为S7-200PLC选择选项组态内置PTO操作。在STEP6V4.0软件命令菜单中选择工具位置控制向导，即开始引导位置控制配置。在向导弹出的第1个界面，选择配置S7-200内置PTO/PWM操作。在第2个界面中选择“QO.0”作脉冲输出。接下来的第3个界面如图6-23所示，请选择“线性

37、脉冲输出（PTO）”，并点选使用高速计数器HSC0（模式12）对PTO生成的脉冲自动计数的功能。单击“下一步”就开始了组态内置PTO操作。图6-23选择为PTO或PWM配置脉冲发生器电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出(4）设置电机速度接下来要设定电机速度参数，包括最高电机速度MAX_SPEED和电机启动/停止速度SS_SPEED，如图6-24所示。MAX_SPEED是允许的操作速度的最大值，它应在电机力矩能力的范围内。驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定。SS_SPEED的数值应满足电机在低速时驱动负载的能力，如果SS_SPEE

38、D的数值过低，电机和负载在运动的开始和结束时可能会摇摆或颤动。如果SS_SPEED的数值过高，电机会在启动时丢失脉冲，并且负载在试图停止时会使电机超速。通常，SS_SPEED值是MAX_SPEED值的5%至15%。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出图6-24指定电机最高速度（MAX_SPEED）和开始停止速度（SS_SPEED）在对应的编辑框中输入这些数值。例如，输入最高电机速度“90000”，把电机启动/停止速度设定为“600”。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出(5)设置加速时间和减速时间加速时

39、间ACCEL_TIME：电机从SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的时间。减速时间DECEL_TIME：电机从MAX_SPEED速度减速到SS_SPEED速度所需要的时间。加速时间和减速时间的缺省设置都是1000毫秒。通常，电机可在小于1000毫秒的时间内工作。参见图6-25。这2个值设定时要以毫秒为单位。电机的加速和失速时间通常要经过测试来确定。开始时，应输入一个较大的值。逐渐减少这个时间值直至电机开始失速，从而优化应用中的这些设置。图6-25设置电机加速与减速时间加速时间ACCEL_TIME和减速时间DECEL_TIME分别为1000（ms）和200（ms）。完成给位控向导

40、提供基本信息的工作。单击“下一步”，开始配置运动包络界面。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出6）配置运动包络一个包络是一个预先定义的移动描述，它包括一个或多个速度，影响着从起点到终点的移动。一个包络由多段组成，每段包含一个达到目标速度的加速/减速过程和以目标速度匀速运行的一串固定数量的脉冲。位控向导提供移动包络定义界面，应用程序所需的每一个移动包络均可在这里定义。PTO支持最大100个包络。定义一个包络，包括如下几点：选择操作模式；为包络的各步定义指标；为包络定义一个符号名。PTO支持相对位置和单一速度的连续转动两种模式，如图6-26所示，相对位

41、置模式指的是运动的终点位置是从起点侧开始计算的脉冲数量。单速连续转动则不需要提供终点位置，PTO一直持续输出脉冲，直至有其他命令发出，例如到达原点要求停发脉冲。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出 一个步是工件运动的一个固定距离，包括加速和减速时间内的距离。PTO每一包络最大允许29个步。每一步包括目标速度和结束位置或脉冲数目等几个指标。图6-27所示为一步、两步、三步和四步包络。注意一步包络只有一个常速段，两步包络有两个常速段，依次类推。步的数目与包络中常速段的数目一致。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉

42、冲输出该界面要求设定操作模式、1个步的目标速度、结束位置等步的指标，以及定义这一包络的符号名。（从第0个包络第0步开始）。在操作模式选项中选择相对位置控制，填写包络“0”中数据目标速度“60000”，结束位置“85600”，点击“绘制包络”，如图6-28所示，注意，这个包络只有1步。包络的符号名按默认定义(Profile0_0)。这样，第0个包络的设置，即从供料站加工站的运动包络设置就完成了。现在可以设置下一个包络,点击“新包络”，按上述方法将表6-6中上3个位置数据输入包络中去。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出表6-6包络表的位置数据表6-6

43、包络表的位置数据图6-28设置第0个包络表6-6中最后一行低速回零，是单速连续运行模式，选择这种操作模式后，在所出现的界面中（见图6-29），写入目标速度“20000”。界面中还有一个包络停止操作选项，是当停止信号输入时再向运动方向按设定的脉冲数走完停止，在本系统不使用。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出图 6-29 设置第4个包络（7）设定运动包络数据的起始地址运动包络编写完成单击“确认”，向导会要求为运动包络指定V存储区地址（建议地址为VB65VB300），可默认这一建议，也可自行键入一个合适的地址。图6-30是指定V存储区首地址为VB400

44、时的界面，向导会自动计算地址的范围。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出图6-30 为运动包络指定V存储区地址单击“下一步”出现图6-31，单击“完成”。图 6-31 生成项目组件提示电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出2、使用位控向导生成的项目组件运动包络组态完成后，向导会为所选的配置生成四个项目组件（子程序），分别是：PTOx_CTRL子程序（控制）、PTOx_RUN子程序（运行包络），PTOx_LDPOS和PTOx_MAN子程序（手动模式）子程序。一个由向导产生的子程序就可以在程序中调用如图6-3

45、2所示。图 6-32 四个项目组件电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出它们的功能分述如下：（1)PTOx_CTRL子程序：（控制）启用和初始化PTO输出。请在用户程序中只使用一次，并且请确定在每次扫描时得到执行。即始终使用SM0.0作为EN的输入，如图6-33所示。图 6-33 运行 PTOx_CTRL 子程序电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出输入参数：I_STOP（立即停止）输入（BOOL型）：当此输入为低时，PTO功能会正常工作。当此输入变为高时，PTO立即终止脉冲的发出。D_STOP（减速停止）

46、输入（BOOL型）：当此输入为低时，PTO功能会正常工作。当此输入变为高时，PTO会产生将电机减速至停止的脉冲串。输出参数Done(“完成”)输出（BOOL型）：当“完成”位被设置为高时，它表明上一个指令也已执行。Error（错误）参数（BYTE型）：包含本子程序的结果。错误字节会报告无错误或有错误代码的正常完成。C_Pos（DWORD型）：如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，此参数包含以脉冲数表示的模块当前位置。否则，当前位置将一直为0。(2)PTOx_RUN子程序（运行包络）：命令PLC执行存储于配置包络表的指定包络运动操作。运行这一子程序的梯形图如图6-34所示。电气自动化技术 电气

47、自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出图 6-34 运行 PTOx_RUN 子程序 输入参数：EN位：子程序的使能位。在“完成”（Done）位发出子程序执行已经完成的信号前，应使EN位保持开启。START参数（BOOL型）：包络的执行的启动信号。对于在START参数已开启，且PTO当前不活动时的每次扫描，此子程序会激活PTO。为了确保仅发送一个命令，一般用上升沿以脉冲方式开启START参数。Abort（终止）命令（BOOL型）：命令为ON时位控模块停止当前包络，并减速至电机停止。Profile（包络）（BYTE型）：输入为此运动包络指定的编号或符号名。电气自动化技术 电

48、气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出 输出参数Done（完成）（BOOL型）：本子程序执行完成时。输出ON。Error（错误）（BYTE型）：输出本子程序执行的结果的错误信息。无错误时输出0。C_Profile（BYTE型）：输出位控模块当前执行的包络。C_Step（BYTE型）：输出目前正在执行的包络步骤。C_Pos（DINT型）：如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，则此参数包含以脉冲启动信号数作为模块的当前位置。否则，当前位置将一直为0。(3)PTOx_LDPOS指令（装载位置）：改变PTO脉冲计数器的当前位置值为一个新值。可用该指令为任何一个运动命令建立一

49、个新的零位置。图6-35是一个使用PTO0_LDPOS指令实现返回原点完成后清零功能的梯形图。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出图6-35 用PTO0_LDPOS指令实现返回原点后清零输入参数：EN位：子程序的使能位。在“完成”（Done）位发出子程序执行已经完成的信号前，应使EN位保持开启。START（BOOL型）：装载启动。接通此参数，以装载一个新的位置值到PTO脉冲计数器。在每一循环周期，只要START参数接通且PTO当前不忙，该指令装载一个新的位置给PTO脉冲计数器。若要保证该命令只发一次，使用边沿检测指令以脉冲触发START参数接通。N

50、ew_Pos参数（DINT型）：输入一个新的值替代C_Pos报告的当前位置值。位置值用脉冲数表示。电气自动化技术 电气自动化技术电气自动化技术专业教学资源库一、位控向导实现脉冲输出输出参数Done（完成）（BOOL型）：模块完成该指令时，参数DoneON。Error（错误）（BYTE型）：输出本子程序执行的结果的错误信息。无错误时输出0。C_Pos（DINT型）：此参数包含以脉冲数作为模块的当前位置。(4)PTOx_MAN子程序（手动模式）：将PTO输出置于手动模式。执行这一子程序允许电机启动、停止和按不同的速度运行。但当PTOx_MAN子程序已启用时，除PTOX-CTRL外任何其他PTO子程