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《S7-200 SMART运动控制课程》的硬件环境及电气原理图

本文是VIP课程《S7-200 SMART运动控制之步进电机》的第五节。

本文我们介绍下课程所使用的硬件环境及电气原理图,这是后续编程和调试的基础。

本课程使用的CPU是西门子S7-200 SMART标准型CPU ST20,为了检测滑台的零点、左右限位信号,增加了扩展模块EMDE08;采用具有细分功能的步进驱动器;实验滑台上安装步进电机及增量型编码器;

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下面我们具体介绍下:

1、CPU ST20和扩展模块EM DE08

本课程使用的CPU和扩展模块如图5-1所示:

CPU_DE08.png

图5-1 本课程硬件环境-CPU ST20和扩展模块DE 08

使用CPU ST20的轴0,Q0.0用来发送PTO脉冲信号,Q0.2发送电机的方向信号,Q0.4发送电机控制/使能信号;这三个信号分别连接到步进驱动器的PUL+、DIR+和DIS+;

使用CPU ST20的高速计数器1(HSC1)连接增量型编码器进行闭环控制,其中I0.0连接编码器的A相信号,I0.1连接编码器的B相信号;

扩展模块EM DE08用来连接滑台上的接近开关信号,其中I8.0连接零点信号;I8.1连接左限位信号(LMT-);I8.2连接右限位信号(LMT+);由于接近开关为NPN型,因此EM DE08的接线方式为:源型输入。

所谓"源型输入(Sourcing Input)",是指将EM DE08的公共端连接到24V电源的正极,电流从公共端流入到模块中,然后从模块的通道流出到传感器。这种接线方式连接的外部传感器为NPN型。

与"源型输入"相对应的是"漏型输入"。所谓"漏型输入",是指将EM DE08的公共端连接到24V电源的负极,电流从外部传感器流入到模块的通道中,然后从模块的公共端回到电源负极。这种接线方式连接的外部传感器为PNP型。

EM DE08既支持源型输入,也支持漏型输入。本课程中因为使用的接近开关为NPN型,因此采用源型输入的接线方式。

2、步进驱动器

本课程使用的步进驱动器如图5-2所示:

step_motor_controller.png

图5-2 步进驱动器

该驱动器支持DC9~24V的输入电压,支持8个档位的电流(S4/S5/S6)及7个档位的细分驱动(S1/S2/S3),支持脉冲(PUL+/PUL-)、方向(DIR+/DIR-)和使能信号(ENA+/ENA-);可驱动两相步进电机;

CPU与步进驱动器的接线如图5-3所示(图片中包含了步进驱动器与步进电机的接线):

step_motor_controller_wiring.png图5-3 CPU ST20与步进驱动器的接线

3、滑台(包括步进电机、编码器、限位开关等)

本课程所使用的滑台如图5-4所示:

motion_platform.png

图5-4 本课程使用的滑台外观

滑台所使用的步进电机是42系列两相步进电机,步距角1.8度;额定电流0.5A;步进电机每旋转一周,丝杆移动4mm;步进电机引出线红色为A+、蓝色为A-,绿色为B+,黑色为B-;步进电机与步进驱动器的接线请看图5-3。

滑台另一端为编码器,属于A/B正交增量型编码器,NPN型,每转一圈发出600个脉冲。编码器的输出信号线连接到CPU的高速计数器HSC1上,接线原理图如图5-5所示:

PLC_Encoder_wiring.png

图5-5 增量型编码器接线图

滑台上有左限位开关S2(LMT-)、零点开关S1(Zero)和右限位开关S3(LMT+),均为NPN型,连接到扩展模块EM DE08的输入通道,接线原理图如图5-6所示:

proximity_switch.png

图5-6 接近开关接线图

好了,这就是我们这个课程所使用的硬件环境及电气原理图,后续课程都是以此为基础进行讲解。为了操作方便,我们还会增加一个控制按钮盒,用于电机的启停控制。

如果你对该课程感兴趣,可以点击下面的链接查看课程更多内容:

VIP课程《S7-200 SMART运动控制之步进电机》

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