西门子PLC中央处理器CPU412-1西门子中国一级总代理 西门子PLC代理商
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西门子S7-200 SMART控制步进电机（一）一、前言
步进电动机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。一般电动机是连续旋转的，而步进电动机的转动是一步一步进行的。每输入一个脉冲电信号，步进电动机就转动一个角度。通过改变脉冲频率和数量，即可实现调速和控制转动的角位移大小，具有较高的定位精度，其Zui小步距角可达0.750，转动、停止、反转反应灵敏、可靠。该电动机在开环数控系统中得到了广泛的应用。
1、步进电动机的分类
步进电动机可分为永磁式步进电动机、反应式步进电动机和混合式步进电动机。
2、步进电动机的重要参数
（1）步距角
它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电动机所转动的角度。电动机出厂时给出了个步距角的值，这个步距角可以称之为“电动机固有步距角”，但它不一定是电动机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。
（2）相数
步进电动机的相数是指电动机内部的线圈组数， 目前常用的有二相、三相、四相、五相等步进电动机。电动机相数不同，其步距角也不同，一般二相电动机的步距角为0.9/1.8"、三相的为0.750 /1.50、五相的为0.360 /0.72。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电动机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则“相数”将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。
（3）保持转矩（HOLDING TORQUE）
保持转矩是指步进电动机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电动机Zui重要的参数之一，通常步进电动机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电动机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机Zui重要的参数之一。比如，当人们说2N.m的步进电动机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电动机。
（4）制转矩（DETENT TORQUE）
钳制转矩是指步进电动机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩。由于反应式步进电动机的转子不是永磁材料，所以它没有钳制转矩。
3、步进电动机主要的特点
（1）一般步进电动机的精度为步进角的3%~5%，且不累积。
（2）步进电动机外表允许的Zui高温度取决于不同电机磁性材料的退磁点。步进电动机温度过高时，会使电动机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电动机外表允许的Zui高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点。一般来讲，磁性材料的退磁点都在130℃以上，有的甚至高达200℃以上，所以步进电动机外表温度在80~90℃完全正常。
（3）步进电动机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电动机转动时，电动机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电动机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
（4）步进电动机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法起动，并伴有啸鸣声。步进电动机有一个技术参数-空载起动频率，即步进电动机在空载情况下能够正常起动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电动机不能正常起动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，起动频率应更低。如果要使电动机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即起动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电动机转速从低速升到高速）。
4、步进电动机的细分
步进电动机的细分控制，从本质上讲是通过对步进电机的励磁绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场，从而实现步进电动机步距角的细分。一般步进电动机的细分为1、2、4、8、16、64、128和256几种，通常细分数不超过256，例如当步进电动机的步距角为1.8，那么当细分为2时，步进电动机收到一个脉·冲，只转动1.80/2-0.99，可见控制精度提高了1倍。细分数选择要合理，并非细分越多越好，要根据实际情况而定。细分数一般在步进驱动器上通过拨钮设定。
5，步进电动机在工业控制领域的主要应用情况介绍
步进电动机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种家电产品中，例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等。另外步进电动机也广泛应用于各种工业自动化系统中。由于通过控制脉冲个数可以很方便地控制步进电动机转过的角位移，且步进电动机的误差不积累，可以达到准确定位的目的。还可以通过控制频率很方便地改变步进电动机的转速和加速度，达到任意调速的目的，因此步进电动机可以广泛地应用于各种开环控制系统中。
二、软硬件准备
1、软件
STEP7-Micro/WIN SMART V2.3
2、硬件
（1）、一台57步进电机，型号：5718HB4401
（2）、一台步进电机驱动器，型号：DM542
（3）、一台PLC：西门子S7-200 SMART ST40
关于CPU类型的选择，西门子S7-200 SMART PLC的CPU有SR20、ST20、CR20s到SR60、ST60、CR60s等多个类型，数字越大，能输出的脉冲频率就越高，能适应更高要求的电机控制，因此需要控制步进电机高速旋转时，SR20、ST20 CPU无法满足如此高速脉冲的输出，同时SR20和ST20只有两个高速脉冲输出口。
三、接线
1、PLC接线
2、步进电机与驱动器接线
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原文链接：
https://blog.csdn.net//article/details/119939583
| CPU模块 | Classic | 6ES7211-0AA23-0XB0 | SIMATIC S7-200 CPU211,DC/DC/DC,6输入/4输出 |
| 6ES7211-0BA23-0XB0 | SIMATIC S7-200 CPU211,AC/DC/Rly,6输入/4输出 | ||
| CN | 6ES7212-1AB23-0XB8 | S7-200CN CPU222,DC/DC/DC,8输入/6输出 | |
| 6ES7212-1BB23-0XB8 | S7-200CN CPU222,AC/DC/Rly,8输入/6输出 | ||
| 6ES7214-1AD23-0XB8 | S7-200CN CPU224,DC/DC/DC,14输入/10输出 | ||
| 6ES7214-1BD23-0XB8 | S7-200CN CPU224,AC/DC/Rly,14输入/10输出 | ||
| 6ES7214-2AD23-0XB8 | S7-200CN CPU224XP,DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/1AO | ||
| 6ES7214-2AS23-0XB8 | S7-200CN CPU224XPsi,DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/1AO | ||
| 6ES7214-2BD23-0XB8 | S7-200CN CPU224XP,AC/DC/Rly,14输入/10输出(NPN输出),集成2AI/1AO | ||
| 6ES7216-2AD23-0XB8 | S7-200CN CPU226,DC/DC/DC,24输入/16输出 | ||
| 6ES7216-2BD23-0XB8 | S7-200CN CPU226,AC/DC/Rly,24输入/16输出 |
移位指令分为左、右移位和循环左、右移位及移位寄存器指令三大类。左移和右移指令的功能是将输入数据IN左移或右移N位后，把结果送到OUT中。主要包括：①字节移位指令，SLB-字节左移指令，SRB-字节右移指令;②字移位指令，SLW-字左移指令，SRW-字右移指令;③双字移位指令，SLD-双字左移指令，SRD-双字右移指令。
1)循环移位指令包括
(1)字节循环移位指令：RLB-字节循环左移指令;RRB-字节循环右移指令。
(2)字循环移位指令：RLW-字循环左移指令;RRW-字循环右移指令。
(3)双字循环移位指令：RLD-双字循环左移指令;RRD-双字循环右移指令。
2)左、右移位指令的特点
(1)被移位的数据是无符号的。
(2)在移位时，存放被移位数据的编程元件的移出端与特殊继电器SM1.1相连，移出位送SM1.1，另一端补零。
(3)移位次数Ⅳ与移位数据的长度有关，若Ⅳ小于实际的数据长度，则执行Ⅳ次移位;若Ⅳ大于数据长度，则执行移位的次数等于实际数据长度的位数。
(4)移位数据Ⅳ为字节型数据。
(5)左、右移位指令影响到的特殊继电器有SM1.0(零)、SM1.1(溢出)。
(6)影响ENO正常工作的出错条件为SM4.3、0006。
3)循环左、右移位指令的特点
(1)被移位的数据是无符号的。
(2)在移位时，存放被移位数据的编程元件的移出端与另一端相连，又与特殊继电器SM1.1相连，移出位在被移到另一端的同时，也进入SM1.1;另一端自动补零。
(3)移位次数Ⅳ与移位数据的长度有关，若Ⅳ小于实际的数据长度，则执行Ⅳ次移位;若Ⅳ大于数据长度，则执行移位的次数为Ⅳ除以实际数据长度的余数。
(4)移位次数Ⅳ为字节型数据。
(5)循环移位指令影响的特殊继电器有SM1.1 (0)、SM1.1(溢出)。
(6)影响允许输出ENO正常工作的出错条件为SM4.3，0006。
4)左移和右移指令
左移和右移指令的功能是将输入数据IN左移或右移N位后，把结果送到OUT中。
(1)字节移位指令：
SLB-字节左移指令;
SRB-字节右移指令。
(2)字移位指令：
SLW-字左移指令;
SRW-字右移指令。
指令格式如下：
(3)双字移位指令：
SLD-双字左移指令;
SRD-双字右移指令。
指令格式如下：
5)循环左移和循环右移指令
(1)字节循环移位指令：
RLB-字节循环左移指令;
RRB-字节循环右移指令。
指令格式如下：
(2)字循环移位指令：
RLW-字循环左移指令;
RRW-字循环右移指令。
指令格式如下：
(3)双字循环移位指令：
RLD-双字循环左移指令;
RRD-双字循环右移指令。
指令格式如下：
6)移位寄存器指令
SHRB:移位寄存器指令。
指令格式如下：
(1)移位寄存器的数据类型无字节型、字型、双字型之分。
(2)移位寄存器Zui低位的地址为S_BIT;Zui高位地址的计算方法为MSB=(N-1 7S BIT的位号))/8，Zui高位的字节号为MSB的商 S BIT的字节号，Zui高位的位号为MSB的余数。
(3)移位寄存器的移出端与SM1.1连接。
(4)移位寄存器指令影响的特殊继电器为SM1.0(零)、SM1.1(溢出)。
(5)影口向ENO正常工作的出错条件为SM4.3(运行时间)、0006(问接寻址)、0091(操作数超界)、0092(计数区错误)。
