西门子S7-1200 PLC控制步进电机 MD-4240-PN (2) 硬件搭建

发布日期： 2025-12-31 15:54:38 阅读量： 33

一、前言

本系列是我围绕《西门子S7-1200PLC 控制步进电机 MD-4240-PN》为主题，按照时间顺序从拿到这一款步进电机到使用的这一个过程的记录，系列预计作六篇文章，分别为：电机开箱、硬件搭建、软件组态、抓包分析、报文分析、触摸屏项目搭建。

本文作为本系列《西门子S7-1200PLC 控制步进电机 MD-4240-PN》第二篇文章——硬件搭建，重点在于介绍如何使用西门子S7-1200 CPU1212C PLC 与 MD-4240-PN进行硬件搭建。

二、硬件介绍

1、S7-1200 CPU1212C AC/DC/RLY

西门子CPU1212C AC/DC/RLY 是一款功能强大的小型可编程逻辑控制器（PLC），广泛应用于工业自动化控制领域。它适合初学者和专业人士使用，具备易用性和灵活性的特点。

CPU 型号中的后缀 AC/DC/RLY 是指此PLC需要外接AC 120V/230V 电源供电，DC指的是需要直流24V来接收信号。RLY指的是输出端使用继电器来控制外部设备。

2、MD-4240-PN

MD-4240-PN是一款驱控一体的42闭环步进电机，它支持PROFINET协议。它的硬件接口已在上一篇文章中简述，还没有看的小伙伴可以翻阅这一系列的前一篇文章——电机开箱。里面有电机的接口及初步的使用，这里不再赘述。

三、硬件搭建

1、硬件列表

1、S7-1200 CPU1212C AC/DC/RLY

2、MD-4240-PN (图中红色的是联轴器，用来连接滑台模组)

3、路由器(手头没有交换机，拿极路由当交换机来组网）

4、可调电源(24V供电)

5、滑台模组

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2、线缆连接示意图

（1）电源连接

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（2）网络连接

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3、电机装配图

这里我使用了4个带弹片垫片的M3的螺丝将电机与滑台模组进行固定，轴的连接使用的是联轴器。

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需要注意的是，电机的4个安装孔为螺纹深度为4个毫米的M3孔。安装时需确定好螺丝的长度，避免过长的螺丝造成安装孔滑丝。

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4、滑块模块改造

为了直观展示位置，我将一个钢板尺用胶带和螺丝大致固定在了滑块模组上，如下图所示：

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四、根据机械结构设置每圈LU

1、设置过程

我的同步轮周长为54mm，机械结构是同步带，没有减速机构。

为了实际长度单位和 lu 相互关联起来，我需要首先确定实际长度(mm)和lu的对应关系。

我想要1000lu 对应到实际长度1mm 便于我控制。即1000lu = 1mm； 1lu = 0.001mm。

那么我的负载轴每转lu 为： 54mm / 0.001(mm/lu) = 54000 lu

由于我没有减速机构，齿轮比就为1 ：1 。

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配置完成后，理论上 1000lu 就与 1mm 对应起来了。

但是！！理论不一定等于实际！！由于生产公差的存在，还需经过我们的验证。

接下来我们进行验证环节。

2、验证机械参数

（1）主动回零

验证环节需要使用绝对位置模式，所以要给绝对位置模式设置一个零点。

这里我使用主动回零模式，电机出厂的主动回零设置如下图：

使用扭矩回零+编码器Z信号的组合方式往负方向搜索零点，零点搜索完成后不偏移。

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搜索分为三个阶段，1：搜索零点。2：搜索编码器Z信号。3：零点偏移。表现形式为

阶段1 滑块往负方向搜索原点直到碰到防撞胶垫。

阶段2 往相反的方向搜索编码器Z信号零点。

阶段3 根据参数120的偏移值进行偏移。

这样的组合能够极大的提升零点的准确性。以下是我启动主动回零点的GIF：

软件操作：

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回零状态：我们可以看到有搜索零点阶段、搜索编码器Z信号、移动到零点位置(由于偏移位置是0，所以状态时间非常短)。

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（2）对齐刻度

如下图主动回零完成后我们发现滑块的位置大致在3.5mm的地方，这时候我们可以使用参数120来进行一个原点偏移。

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前面提到我们可以在参数表120号参数内填入一个偏移值，对主动回零完成后进行一个偏移。

前面我们在设置每圈lu 时，将1000lu 与1mm 所关联了起来，要往负方向偏移3.5mm，换算成lu的话就是 -3500 lu。(通过上传按钮的设置是易失的，保存按钮才能够将设置值保存到设备存储器中)

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如下GIF图，起始滑块是在3.5mm处，经过第一阶段滑块往负方向搜索碰到防撞胶垫。再到第二阶段往相反的方向搜索编码器Z信号零点，(3.5mm处是编码器Z轴零点位置)。最后到第三阶段根据参数120的偏移值 -3500lu 进行3.5mm偏移，定位到钢板尺0刻度的位置。

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顺便来个闭环演示，手动改变滑块的位置，松开手后，电机回到之前的位置。

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（3）移动验证

现在我们切换到相对运动模式，分别让它走到1cm，2cm，3cm，4cm，5cm。

首先要设定速度，如果我想要300rpm的速度，每次走1cm。需要按照如下换算：

300rpm = 5rps ，现设定的一圈54000lu

300rpm = 5rps = 5(转/秒) * 54000 (lu/转) = 270000 lu/s。

其次是设置相对位置 lu，每次1cm = 10mm = 10000 lu

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下面是滑块移动的gif，由于上传的gif大小只能在5M以内，只能牺牲帧数和清晰度了。

可以看到每次移动的距离大致是1cm。

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直到我在跑到20cm的时候，发现了误差偏差。

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造成偏差的原因是同步带轮有一定的生产公差，所选用的同步带轮（S3M-18齿）节距是18.19mm，实际节距是17.268mm，换算成周长即54.249mm，将参数“每圈负载LU数”从54000更改为54249即可解决这个问题。

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修改每圈LU数后，再次定位到20cm位置处，可以看到没有误差。

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五、结尾

硬件搭建主要的目的是为了给PLC和电机都供电，并且将它们连接在同一个局域网内，并且将电机安装在了滑台模组上，以及设置了每圈lu，将lu和毫米所关联了起来。下一篇章节我会使用TIA Portal 来进行软件的组态。

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