. . . . . . . 西门子 S7-400PLC 在运动系统精确定位中的应用 摘 要 随着科技的不断发展，工业自动化程度不断提高，定位控制已广泛应用于机械装 配、材料加工、包装等工业自动化领域，而定位的准确性也成了完成自动化的关键环 节。在机械设备中，为了提高生产效率，必须提高生产机械的运行速度，而为了保证 加工精度，又必须提高定位精度。但是，这两者之间存在着矛盾。要改善这种情况， 就必须采用定位控制技术。 本文就通过运料小车详细讨论定位控制技术在其中的应用，对其工作原理进行系 统的分析，同时对定位控制系统所涉及到的软硬件的使用进行了详尽的阐明。在本系 统中采用 S7-400PLC 控制变频器实现运料小车的精确定位，它具有可靠性高、响应时 间快、平滑调速等优点，提高了性能方便了操作。程序部分则采用梯形图和语句表相 结合的方式，有使用方便、修改灵活和扼要明了的特点。 关键词：定位控制技术，可编程序控制器，运料小车，变频器 . . . . . . . TheThe ApplicationApplication ofof SIEMENSSIEMENS S7-400S7-400 PLCPLC inin AccurateAccurate PositioningPositioning ofof TractarianTractarian SystemSystem Abstract With the continuous development of science and technology,Constantly raise the level of industrial automation,Positioning control has been widely applied to mechanical assembly, material processing, packaging,and other industrial automation field.And the positioning accuracy has become the key link to complete automation. Mechanical equipment in order to increase production efficiency,The need to improve the operating speed of production machinery,In order to ensure processing accuracy,and the need to improve positioning accuracy.However,there are contradictions between the two.To improve this situation,we must use positioning control technology. The detailed discussion on the adoption of trolleys transported material positioning control technology in the application,A systematic analysis of its operating principles,while positioning control systems software and hardware involved in the use of detailed elaboration.In the system used to transport materials S7-400 PLC control transducer trolleys precise positioning,it has high reliability,quick response time and smooth mechanics,and other advantages,and enhanced performance for the operation.Most of the procedures used Tixingtu, user-friendly, concise and clear and flexible modification features. KeyKey wordswords：Positioning Control Technology,PLC,Transportted Materials Trolleys, Frequentcy Inverter . . . . . . . 目 录 摘 要 .I ABSTRACT .II 1 绪论.1 1.1 定位控制技术国外背景及研究的目的和意义.1 1.2 运料小车的介绍及其应用.2 1.3 变频器调速技术简介.2 1.4 论文的主要工作.3 2 西门子 S7-400 的组成与变频调速原理.4 2.1 S7-400 系列 PLC 的基本结构 .4 2.2 STEP7 的编程语言 .5 2.3 变频调速的原理.5 3 运料小车的精确定位的设计方案.6 3.1 设计的产生背景.6 3.2 小车运行设计.6 3.3 PLCPLC 与变频器的通讯部分的软件设计 .31 结论 .37 致 .39 参考文献 .40 附录 A (MICROMASTER 440 OPERATING INSTRUCTIONS).41 附录 B (MICROMASTER 440 使用大全) .48 . . . . . . . 1 绪论 1.1 定位控制技术国外背景及研究的目的和意义 定位控制技术是适应现代高科技需要而发展起来的先进控制技术，是高科技产品 开发过程中不可或缺的关键手段，它应用于现代电子，传感技术及计算机等高新技术， 并综合应用了机械技术发展的新成果，不管是在民用工业，还是在国民经济建设中都 有着极其广泛的应用前景，如机床定位、精密医疗器械、计算机硬盘定位系统、纺织、 自动贴片等。现阶段，作为定位控制领域中一个关键性技术难题高精度定位，引 起了各个国家的高度重视。定位控制技术作为现代高科技的重要组成部分，又推动着 自动化生产，计算机、材料加工、医疗、纺织等相关领域的发展。因此，定位控制技 术已成为国家科学技术的重要组成部分，它也是衡量一个国家科学技术水平的重要标 志1。 在定位控制技术的研究和发展过程中，定位控制算法起着决定性的作用，它是实 现高精度定位的基础，也是衡量一个国家定位控制优劣的重要标志。当然，我国自行 研制的定位控制器的性能同美国、日本、德国等国家相比，还存在很大的差距。而各 国对这些技术是严格的，因此依靠自己的力量，研究定位控制系统，既具有重大的理 论价值，又具有重要的实际意义。 近年来，计算机技术已渗透到各个学科领域，有力地推动着定位控制技术的发展， 目前，美国、日本、德国、国等国家的定位控制技术较领先，它们也相继推出了一系 列定位控制器。如美国的 GALIL 公司，自 1983 年成立之日起，专门致力于精密运动控 制器的开发。现已被世界公认为运动控制领域的先驱及领导者。它开发的运动控制器 采用 32 位微处理器，可实现多种运动控制方式，定位精度可达0.01mm，控制轴数可 以实现 18 轴任选。日本在这方面技术也是领先的，如它们开发的 DS-S 型定位控制器， 采用交流伺服电机，在保证最高速度 330mm/sec 下，重复定位精度可达0.02mm。德 国的费斯托(FESTO)公司也推出了它们的定位控制器，可以实现多轴，多点精确定位控 制。另外，国 inCOM 技术公司通用定位控制器 Robo 系列也是目前性能较好的定位控制 器之一。 通过对比国外几家著名公司的定位控制系统产品，可以看出目前国外定位控制系 统大都采用数字化控制。速度和位置检测多采用编码器，实现全数字化控制也是一个 . . . . . . . 总体的发展方向。另外国外开发的伺服定位产品，采用，模块化结构，体系结构越来 越开放，用户接口越来越完善，大部分都是通用性的，非常适合批量生产，这也是他 们的产品占领市场的一大优势。 随着国外伺服定位控制技术的飞速发展，目前，我国在这一方面也有了极大的发 展，比如，工业大学精密工程研究所、华中理工大学、国防科技大学、光学精密机械 研究所等单位都在从事定位控制方面的研究工作，并取得了阶段性的成果。但是，对 于高速、高精度伺服定位控制技术方面，较国外还有较大的差距，推出的一些定位控 制器，模拟伺服系统较多，且体系结构不够开放，用户接口不够完善，部分还只是停 留在专用性上，不适合批量生产2。 本课题就以工业领域中运料小车为例，采用