1 定位原理及方案　　1.1 步進電機加減速控制原理　　步進電機驅動執行機構從一個位置向另一個位置移動時，要經歷升速、恒速和減速過程。當步進電機的運行頻率低于其本身起動頻率時，可以用運行頻率直接起動并以此頻率運行，需要停止時，可從運行頻率直接降到零速。當步進電機運行頻率fb>fa（有載起動時的起動頻率）時，若直接用fb頻率起動會造成步進電機失步甚至堵轉。同樣在fb頻率下突然停止時，由于慣性作用，步進電機會發生過沖，影響定位精度。如果非常緩慢的升降速，步進電機雖然不會產生失步和過沖現象，但影響了執行機構的工作效率。所以對步進電機加減速要保證在不失步和過沖前提下，用最快的速度（或最短的時間）移動到指定位置。　　步進電機常用的升降頻控制方法有2種：直線升降頻（圖1）和指數曲線升降頻（圖2）。指數曲線法具有較強的跟蹤能力，但當速度變化較大時平衡性差。直線法平穩性好，適用于速度變化較大的快速定位方式。以恒定的加速度升降，規律簡練，用軟件實現比較簡單，本文即采用此方法。　　1.2 定位方案www.vukz.cn　　要保證系統的定位精度，脈沖當量即步進電機轉一個步距角所移動的距離不能太大，而且步進電機的升降速要緩慢，以防止產生失步或過沖現象。但這兩個因素合在一起帶來了一個突出問題：定位時間太長，影響執行機構的工作效率。因此要獲得高的定位速度，同時又要保證定位精度，可以把整個定位過程劃分為兩個階段：粗定位階段和精定位階段。粗定位階段，采用較大的脈沖當量，如0.1mm/步或1mm/步，甚至更高。精定位階段，為了保證定位精度，換用較小的脈沖當量，如0.01mm/步。雖然脈沖當量變小，但由于精定位行程很短（可定為全行程的五十分之一左右），并不會影響到定位速度。為了實現此目的，機械方面可通過采用不同變速機構實現。　　工業機床控制在工業自動化控制中占有重要位置，定位鉆孔是常用工步。設刀具或工作臺欲從A點移至C點，已知AC=200mm，把AC劃分為AB與BC兩段，AB=196mm，BC=4mm，AB段為粗定位行程，采用0.1mm/步的脈沖當量依據直線升降頻規律快速移動，BC段為精定位行程，采用0.01mm/步的脈沖當量，以B點的低頻恒速運動完成精確定位。在粗定位結束進入精定位的同時，PLC自動實現變速機構的更換。　　2 定位程序設計　　2.1 PLC脈沖輸出指令　　目前較為先進的PLC不僅具有滿足順序控制要求的基本邏輯指令，而且還提供了豐富的功能指令。Siemens S7-200系列PLC的PLUS指令在Q0.0和Q0.1輸出PTO或PWM高速脈沖，最大輸出頻率為20KHz。脈沖串（PTO）提供方波輸出（50%占空比），用戶控制周期和脈沖數。脈沖寬度可調制（PWM）酮能提供連續、變占空比輸出，用戶控制周期和脈沖寬度。本文采用PTO的多段管線工作方式實現粗定位，PTO的單段管線方式實現精定位。　　上述例子中，假定電機的起動和結束頻率是2KHz，最大脈沖頻率是10KHz。在粗定位過程中，用200個脈沖完成升頻加速，400個脈沖完成降頻減速。使用PLC的PTO多段管線脈沖輸出時，用下面的公式計算升降頻過程中的脈沖增量值。　　給定段的周期增量=（ECT—ICT）/Q　　式中：ECT=該段結束周期時間　　ICT=該段初始周期時間　　利用這個公式，加速部分（第1段）周期增量為2，減速部分（第3段）周期增量為1。因第2段是恒速部分，故周期增量為0。如果PTO的包絡表從VB500開始存放，則表1為上例的包絡表值。　　2.2 源程序　　//主程序　　LD SM0.1 //首次掃描為1　　R Q0.0，1 //復位映像寄存器位　　CALL 0 //調用子程序0，初始化粗定位相關參數　　LD M0.0 //粗定位完成　　R Q0.0，1　　CALL 1 //調用子程序1，初始化精定位相關參數　　//子程序0,粗定位　　LD SM0.0　　MOVB 16#A0，SMB67 //設定控制字：允許PTO操作，選擇ms增量，選擇多段操作　　MOVW 500，SMW168 //指定包絡表起始地址為V500　　MOVB 3，VB500 //設定包絡表段數是3　　MOVW 500，VW501 //設定第一段初始周期為500ms　　MOVW -2，VD503 //設定第一段周期增量為-2ms　　MOVD 200，VD505 //設定第一段脈沖個數為200　　MOVW 100，VW509 //設定第二段初始周期為100ms　　MOVW 0，VD511 //設定第二段周期增量為0ms　　MOVD 1360，VD513 //設定第二段脈沖個數為1360　　MOVW 100，VW517 //設定第三段初始周期為100ms　　MOVW 1，VD519 //設定第三段周期增量為1ms　　MOVD 400，VD521 //設定第三段脈沖個數為400　　ATCH 2，19 //定義中斷程序2處理PTO完成中斷　　ENI //允許中斷　　PLS 0 //啟動PTO操作　　//子程序1，精定位　　LD SM0.0 //首次掃描為1　　MOVB 16#8D，SMB67 //允許PTO功能，選擇ms增量，設定脈沖數和周期　　MOVW 500，SMW68 //設定精定位周期為500ms　　MOVD 400，SMD72 //設定脈沖個數為400　　ATCH 3，19 //定義中斷程序3處理PTO完成中斷　　ENI //允許中斷　　PLS 0 //啟動PTO操作　　//中斷程序2　　LD SM0.0 //一直為1　　= M0.0 //啟動精定位　　//中斷程序3　　LD SM0.0 //一直為1　　= M0.1 //實現其他功能

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