基于Profibus的步進電機控制系統(tǒng)技術要點揭示

　　根據(jù)壓配所要完成的位移量由上面公式可以算出脈沖的頻率與個數(shù)，并通過控制電機速度來控制完成一次壓配的時間。
　　3 軟件設計
　　3.1 軟件整體結構
　　通過Profibus-DP 總線進行通訊和控制的系統(tǒng)，需要導入硬件設備商提供的GSD 文件，本系統(tǒng)中PLC 作為系統(tǒng)的總站，MP85ADP 模擬量信號放大器作為DP 從站，導入GSD 文件來進行組態(tài)。程序主要由以下幾部分組成：OB100、OB1、DB20、SFB49 和SFC14。
　　OB100 是暖啟動組織塊，系統(tǒng)啟動就調用OB100，它的主要作用是初始化系統(tǒng)啟動時的軟件門的值。
　　OB1 是主程序組織塊，是整個控制的核心部分，一些控制命令，如速度命令、位置命令、復位命令以及電機控制器的初始化都是由它完成的。它包括系統(tǒng)功能SFC14、系統(tǒng)功能塊SFB49和背景數(shù)據(jù)塊DB20。
　　系統(tǒng)功能SFC14 通過Profibus-DP 總線定期的從DP 從站讀取和更新數(shù)據(jù)。每個SFC14 只能到配置好的指定地址上去讀取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中要讀取位移和壓力的值所以要使用兩個SFC14
　　分別到硬件組態(tài)中設置好的地址上去讀取。其中LADDER 參數(shù)記錄的是DP 從站中數(shù)據(jù)的地址，RET-VAL 參數(shù)在發(fā)生錯誤的時候會被激活，返回一個錯誤碼。RECORD 參數(shù)記錄的是從站中讀取來的數(shù)據(jù)在主站中的存放目的地址。
　　系統(tǒng)功能塊SFB49 實現(xiàn)的是脈沖寬度調制功能(Pulse width modulation、PWM)。程序中用到它的主要參數(shù)有LADDR、SW_EN、OUTP_VAL 等。LADDR 參數(shù)記錄的是子模塊的I/O 地址，它是在硬件組態(tài)時分配的;SW-EN 為軟件門，來控制功能的啟動/停止;OUTP_VAL 為設定脈沖寬度的參數(shù)。
　　3.2 使用S7-300C 的脈寬調制功能實現(xiàn)控制
　　系統(tǒng)中PLC 的CPU 集成了4 路完全獨立最高2.5KHZ 的脈沖輸出，同時帶有門功能可啟動/停止脈沖寬度調制(程序中采用的是軟件門中斷方式)。使用STEP7 V5.4 進行系統(tǒng)硬件組
　　態(tài)時，設置輸出脈沖參數(shù)的輸出格式為Per mil 或S7 analog。
　　Per mil 為1000，Pulse duration=Outp_val/1000*Period duration S7 analog，Pulse duration=Outp_val/27648 * Period duration S7 模擬量轉化成脈沖輸出。
　　Outp_val 是SFB49 中的一個變量，可以在程序中隨時修改脈沖寬度。
　　時基可以選擇1ms 或0.1ms。Period 最小為0.4ms 所以最大輸出頻率為2.5KHZ。
　　脈沖說明見圖3。

　　在硬件組態(tài)時，設置的脈沖周期為1 秒，脈沖寬度為500/1000*1S=0.5S 當M1.1 為1 時輸出脈沖，M1.2 為1 時，周期時間改變?yōu)?S,這時脈沖寬度變?yōu)?00/1000*2S=1S.如果CPU 掉電，則恢復在硬件組態(tài)里的值，周期時間為1 秒。
　　4 結束語
　　系統(tǒng)的搭建是基于生產線上的實際應用，精度要求較高，應客戶的要求選用了比較高端的設備，因此成本較高。實際應用中表明，將基于Profibus 通訊的步進電機控制系統(tǒng)應用到壓配生產中提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和設備的進給的精度，提升了壓配過程的自動化水平。同時Profibus-DP 接口的引入，使得步進電機在工業(yè)控制網(wǎng)絡中的通信與控制更為方便、靈活和可靠，并為將小型計算機控制系統(tǒng)集成到大型的分布式控制系統(tǒng)(Distributed control system，DCS)中提供了應用前景。
　　本文作者創(chuàng)新點：使用PLC 的脈寬調制功能實現(xiàn)對步進電機控制，將Profibus 總線集成到步進電機的控制系統(tǒng)中，完成了對傳統(tǒng)壓配裝置的技術改造，實現(xiàn)了對壓配過程的全程監(jiān)控，
　　提升了工序的效率和可靠性。