摘要：概述了plc控制的優點、步進電機的工作原理。提出了一種基於plc的四相步進電機控制方法，介紹了系統的硬體組成以及相應的i／o分配。
軟體設計包括脈衝產生和控制、脈衝分配及步數設定三大模組，用軟體完成脈衝分配功能，可以減少硬體資源，控制引數改變方便靈活，提高了系統控制的可靠性和靈活性。步進電機又叫做脈衝電機，是控制系統中的一
種執行元件。它的作用是將脈衝訊號變換為相應的位移，即給乙個脈衝電訊號，步進電機就轉動乙個角度或前進一步。由於步進電機的位移與脈衝個數成正比，因此只要控制輸入脈衝的個數ilj，便可控制步進電機前進的位移，從而實現精確定位。
在負載能力範圍內，這些關係不因電源電壓、負載大小、環境條件的波動而變化，因而可適用於開環系統中
作執行元件，使控制系統大為簡化。目前，我國已較多地將步進電機用於機械加工
的數字程式控制工具機中(即數控工具機)，在繪圖機、軋鋼機的自動控制、自動記錄儀表和數模變換等方面也得到很多應用睇j。
可程式設計序控制器(programmable logic controller)簡稱plc，是一種數字運算操作的電子系統，專門用於工業環境設計。它的主要特點是可靠性高、使用方便、體積小、重量輕、程式設計簡單易學，在工業控制領域得到廣泛的應用【3】。
1步進電機的工作原理
對步進電機的控制主要包括三個方面，即步進電機的轉速控制、方向控制、步數控制。改變步進電機定子繞組的通電順序，就改變步進電機的旋轉方向，改變脈衝頻率，就改變步進電機的轉速，改變脈衝個數，就改變步進電機的步數『41。設步進電機為四相單四拍執行，即通電方式為a—b—c—d—a當圖l中的a相繞組通電時，轉子的齒與定子aa上的齒對齊，相鄰兩對磁極下的齒和轉子齒會錯開l，4齒距角，即1．80．若a相斷電，b相通電，在磁力的作用下，轉子應按順時針方向轉過1．80，轉子的齒與定子bb上的齒對齊，這時aa和cc極下
的齒與轉子又錯開1．80．依此類推，控制繞組按a—b—c—d—a順序迴圈通電時，轉子就按順時針方向轉動。每換接一次繞組，轉子轉過l，4齒距角。如果要使步進電機反轉，只要改通電順序，即按a—d—c—b—a順序迴圈通電，轉子將按反時針方向轉動，步距角同樣為l，4齒距角，即1．80．
當ab兩相同時通電時，定子繞組的通電狀態對步進電機的控制主要包括轉速控制、方向控
每改變一次，轉子轉過0．90，從而形成四相八拍，其通電順序為a—·ab—+b—bc—+c—·cd—·d—·da—a若改變通電順序，則步進電機反轉pj。
2步進電機的控制電路
步進電機的控制電路包括plc和驅動電路兩大部分。本系統plc採用西門子公司的s7—200系
列的cpu224，它有14輸～10輸出，i／o共計24點，滿足系統要求，並有一定的餘量。plc用來產生頻率連續可變的脈衝訊號，驅動電路包括環形分配器和功率放大器，環形分配器的主要功能是將plc送來的一串指令脈衝，按步進電機所要求的通電順序分配給步進電機的驅動電源的各相輸入端，以控制勵磁繞組的通斷，實現步進電機的執行及換向。當步進電機在乙個方向上連續執行時，其各相通、斷的脈衝分配是乙個迴圈，因此稱為環形分配器。
環形分配器的輸出不僅是週期性的，又是可逆的。環形分配的功能可由硬體或軟體的方法來實
現，分別稱為硬體環形分配器和軟體環形分配器。硬體環形分配器的種類很多，它可由d觸發器或jk觸發器構成，亦可採用專用整合晶元或通用可程式設計邏輯器件。用軟體環形分配器只需編制不同的環形分配程式，將其存入plc的儲存單元中即可。
本文實現了用plc軟體來完成脈衝的分配功能，使線路簡化，節省了硬體資源，降低系統的成本，並可靈活地改變步進電機的控制方案。系統組成框圖如圖2所示。
步進電機的控制訊號包括位置、速度、方向和啟停訊號，這些訊號既可以由人機介面產生，也可以採用手動控制方式，本文採用手動控制方式。根據對步進電機的控制要求，i／o分配如表1所示。
3 軟體設計
對步進電機的控制主要包括轉速控制、方向控制和位置控制，所以軟體設計由三大模組組成，即脈衝產生和控制模組、脈衝分配模組及步數設定模組。圖3為脈衝產生和控制模組，其主要功能是產生不同頻率的脈衝，從而實現對步進電機轉速的控制，此功能可以通過改變定時器t37、t38、t39的設定值實現。圖4為脈衝分配模組，其功能相當於環形分配器實現脈衝分配。
圖5是步數設定模組，改變計數器的設定值即可改變步進電機的位置。
結束語本文採用plc控制四相步進電機，方法簡單，控制方便，可靠性高，本文設計的軟體已經通過除錯，驗證了設計的正確性和可行性。用軟體完成脈衝分配功能，可以減少硬體資源，降低成本，控制引數改變方便靈活，提高了系統控制的可靠性和靈活性，具有一定的推廣和實用價值。通過改變輸入脈衝的個數，可以改變步進電機的步數，從而改變步進電機前進的位移，實現在各種自動化裝置中的精確定位。
步進電機PLC控制設計
目錄第一章控制工藝流程分析 1 1.1步進電機的控制過程描述 1 1.2 plc控制步進電機的控制工藝分析 2 第二章步進電機plc控制系統總體方案設計 2 2.1系統硬體組成 2 2.2控制方法分析 4 2.3 i o分配 5 2.4系統接線圖設計 7 第三章控制系統梯形圖程式設計 8 3.2控制...
PLC控制步進電機的方法步進電機工作原理
一 引言 微電子技術和計算機技術發展，可程式設計序控制器有了突飛猛進發展，其功能已遠遠超出了邏輯控制 順序控制範圍，它與計算機有效結合，可進行模擬量控制，具有遠端通訊功能等。有人將其稱為現代工業控制三大支柱 即plc，機械人，cad cam 之一。目前可程式設計序控制器 programmable c...
基於PLC的步進電機驅動控制設計畢業設計設計說明書
第一章緒論 1.1技術概述 在電氣時代的今天，電動機一直在現代化的生產和生活中起著十分重要的作用。無論是在工農業生產還是在日常生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動機。因此，對電動機的控制變得越來越重要。電動機的控制技術的發展得力於微電子技術 電力電子技術 感測器技術 永磁材料技術 自動控制...