西门子模块6ES7331-7KB02-0AB0支持验货

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3 电机控制

    西门子S7-200系列PLC的高速脉冲输出功能是指在PLC某些输出端产生高速脉冲，用来驱动负载实现控制。PLC主机多可提供2个高速脉冲输出端，即Q0.0或Q0.1。每个高速脉冲发生器对应一定数量的特殊寄存器，包括控制字节寄存器，状态字节寄存器和参数数值寄存器，它们用以控制高速脉冲输出形式，反映输出状态和参数值。PLC控制电机中通过脉冲输出指令(PLS)检查为脉冲输出(Q0.0或Q0.1)设置的特殊存贮器位(SM)，然后启动由特殊存储器位定义的脉冲操作。脉冲由Q0.0或Q0.1输出控制电机。

    如何控制电机，使小车能及时以直线、曲线、停止的方式进行运行，且运行过程连续、平稳，避免小车出现异常行为，如突然的大转弯、急刹车等，是我们要解决的一个重要问题。因此，小车的启动、每步控制之间的过渡、停止都要处理好，输出脉冲的周期要连续，解决方法如下。

图2 电机控制

    图2中f轴表示：频率；t轴表示：发射脉冲数。小车刚开始启动阶段以f1的频率启动，加速到f2，发射的脉冲数是t1-t0。，然后以f2的频率匀速，规定每4 s对小车进行一次定位和控制，设在t2时正好是4 s，开始对小车进行控制，但是，定位和控制过程需要一段时间，当发射控制命令时，小车可能已不在原来定位的点。此时时间已过4 s，设此时滞的时间为t，计算所要执行的程序量，t的大上限值是0.1 s，这么小的时间可以忽略，在时滞的时间内让小车仍以原来发射脉冲频率运行，当发射的脉冲数是t3时开始对小车进行了新的控制，小车进行下一步的运行。然而，此刻仍以步的频率为开始发射频率。

    转换办法是通过两条命令:①MOVB 0，SMB67；②PLS 0。使步的运行立刻停止，接着调用新的包罗段控制小车进行下一步的运行，下一步的开始周期是步的结束周期，加速或减速到本步规定的周期(如图2所示)，加速或减速的时间尽可能短，以此周期匀速运行。小车在运行的整个过程中每步之间处理方法都是这样。图中所示为频率减小到f5小车停止。采用此方法后小车的运行是连续平稳的。

4 软件设计

    控制系统程序流程框图如图3所示，整个程序共有4大块组成：①对S7-200各个变量、中断初始化；②主站同各从站进行信息通讯；③进行定位处理；④控制电机。

图3 程序流程框图

    整个程序量是的，合理安排程序结构显得很重要。当没进行通信时，S7-200反复扫描执行周期，出现字符中断时，对接收到的信息进行保存处理，因为S7-200顺序执行的特点，这要在很多执行周期内完成。但是每个执行周期的时间都是短暂的。所有的从站都通信完毕，调用定位子程序求出小车所在的空间位置。然后顺序调用模糊控制子程序、电机控制子程序。这三大块子程序要在同一周期内完成，此周期执行时间是大的，程序简单实用，使执行周期尽可能的降到小值，减小控制的时滞。从宏观上看扫描周期显现出伸缩性的特点。

5 结束语

    针对浆液下移动机器人的功能要求及PLC所具有的特点，搭建的浆液下移动机器人控制网络具有特性，实现了网络间的通信，对电机控制方法进行了探讨，使电机能连续平稳的运行，后对整个控制系统的软件程序进行了设计。本文所涉及到的工作已调试成功

一、前 言

    随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定、性高等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器（PLC）来实现。

    在电梯控制系统中，采用PLC构成的系统，具有性高，故障率低，维修方便等优点。本系统设计就是采用三菱PLC（FX-1s）作为电梯教学模型的控制装置。

二、四层电梯模型

    1、电梯

    电梯是大型机电一体化产品，系统结构庞大而分散，封闭使用，一旦投入运行，从外部难以了解电梯的结构及其工作原理；由于技术复杂，性强，结构封闭，在教学和培训过程中，学生不能了解电梯的结构，因此，研制能够真实反映电梯结构和使用功能的电梯模型及控制系统十分必要。

    目前，用于教学的电梯模型大体有以下两种：一种是电梯结构模型，即静态模型，用以描述电梯的各个组成部分；另一种是使用过程的模拟，即动态模型，采用发光二管等模拟显示元件描述电梯的启动、加速、稳速运行、减速制动、平层停靠等过程；上述两种模型虽然能够较清晰的表示电梯系统的基本结构和使用过程，但与实际的控制系统相距甚远，不能真实地描述电梯的使用功能。

    2、四层电梯模型

    结合教学的需要，我们研发设计了四层电梯模型，该电梯模型基本上反映了电梯的结构和使用功能，效果直观，可操作性好；选用功能较强的PLC作为控制单元，符合我国当前中低速电梯控制系统的实际情况。同时，该模型为电梯技术教学提供了较理想的实验平台，使用者可以直观地验证其程序编辑的正确性，便于理解电梯控制的逻辑关系。其中机械部分由林树荫老师指导设计，电气部分由本人设计完成。

  该电梯模型由机械和电气两大系统组成。机械系统由曳引系统、轿厢和对重装置、导向系统、厅轿门和开关门系统等组成；电气控制系统主要由PLC、单相电机、继电器、行程开关等十多个电器元件组成。

    ·系统控制：

    （1）开始时，电梯处于任意一层。
    （2）当有呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到时达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门自动打开，延时3秒后自动关门。
    （3）在电梯运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信号均不响应；如果某反向呼梯信号前方再无共它呼梯信号，则电梯响应该呼梯信号。
    （4）电梯具有远反向呼梯响应功能。

    ·技术参数：

    （1）曳引电机：单相 15W  10N/min
    （2）曳引方式：双向1:1吊索法
    （3）门电机：单相  5W   10N/min
    （4）额定速度：0.05米/秒

三、可编程序控制器（PLC）

    1、PLC

    可编程序控制器为（Programmable Logic Controller，简称PLC），是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为的通用自动控制装置。
    电工（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

    PLC具有性高、适应面广、抗干扰能力强、编程方便、对环境要求低、与其他装置配置连接方便等特点。在工业自动化控制系统中占有其重要的地位。

    2、PLC程序设计步骤

    （1）根据设计要求，分析系统的控制；
    （2）分配PLC的输入点和输出点；
    （3）画出硬件接线图；
    （4）设计梯形图程序；
    （5）写出指令程序表。

4 通信程序设计

    在通信程序设计中，子局的通信参数可以通过PLC上的DIP开关直接进行设定，而主局的通信参数设定则需要软件实现。在该系统中，主局的通信软件编制采用VB6.0。

    MSComm控件提供串行通信功能，具有事件驱动、查询两种通信方式。事件驱动通信是利用控件的OnComm事件捕获通信事件或通信错误，并执行OnComm的事件处理过程。当前发生的通信事件或通信错误由控件的CommEvent属性来判断。

    在本系统中，工业控制计算机作为主局，向作为子局的PLC发出呼叫及命令帧，并采用中断方式等待PLC的响应，即在MSComm控件的OnComm事件中根据CommEvent属性值来编制相应的响应过程或错误处理程序。在通信开始前，通过控件的Settings设定通信参数为“9600，0，8，1”，依据CCM协议的每次实际传送数据量，定义Rthreshold为应收到的字节数。完成串口初始化定义后，打开通信口，主局发出呼叫，在得到子局响应时，CommEvent属性值变为comEvReceive，OnComm事件处理相应事件，事件程序流程图如图3所示。将读取的子局信息处理，判断其与呼叫帧是否一致，若一致，发送标命令帧，否则重新呼叫。在得到子局的标回应后，开始数据的读取或写入操作，依据数据传送方向及数据量的不同设定控件的Rthreshold属性。后通信以主局接收到EOF为结束。循环执行上述过程以完成数据的连续读写。