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1、PLC控制步进电机应用实例基于PLC的步进电机运动控制一、 步进电机工作原理 1. 步进电机简介 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度
2、、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单 2. 步进电机的运转原理及结构 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3、2/3,即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3，C与齿3向右错开2/3，A与齿5相对齐，（A就是A，齿5就是齿1） 3. 旋转 如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力，以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3，此时齿3与C偏移为1/3，齿4与A偏移（-1/3）=2/3。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3，此时
3、齿4与A偏移为1/3对齐。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3 这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A通电，电机就每步（每脉冲）1/3,向右旋转。如按A，C，B，A通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 步进电机的静态指标术语 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-B
4、C-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。 4. 步进电动机的特征 1) 运转需要的三要素：控制器、驱动器、步进电动机 以上三部分是步进电机运转必不可少的三部分。控制器又叫脉冲产生器，目前主要有PLC、单片机、运动板卡等等。 2) 运转量与脉冲数的比例关系 二、 西门子S7-200 CPU 224 XP CN 本机集成14输入/10输出共14个数字
5、量I/O点。2输入/1输出3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。22K字节程序和数据存储空间，6个独立的30KHz高速计数器，2个独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS458通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强能力的控制器。三、 三相异步电动机DF3A驱动器 1.产品特点 可靠性高:数字技术和单片机的应用,使得驱动器线路简单可靠;合理的结构设计，使得整机结构紧凑、防护性能好；短路、过流、超温、欠压保护线路提供全面、可靠的保护、大大提高了步进驱动器的可
6、靠性。低速性能好：引入单片机进行软环分及矢量细分，实现1:1平滑细分及5、10、20倍矢量细分，使得步进电机低速运行平稳，避免振荡及失步。矢量细分技术的应用，使得与m级位置控制器配套的步进系统输出精度接近m级。高速性能优：输入信号频率不大于250kHz（20细分时），输出电流频率可达15kH。由于采用单高压（300V）恒流斩波，高速特性好，驱动步进电机空载运行最高速不低于7.0mm/min适用面广：输出电流3A10A可调，可驱动90BF、110BF、130BF步进电机，输出转矩2Nm25Nm。 2.主要技术参数 四、 PLC与步进电机驱动器接口原理图五、 PLC控制实例的流程图及梯形图 1.
7、控制要求 1) 要求点机能正反转 2) 电机有高低速两档 3) 电机位移和距离有两档 4) 要求说明用PLS原理 5) 所有换挡均需要在电机停止时进行 2. 流程图 3. 梯形图上面的“PLC与步进电机驱动器接口原理图 ”太大显示不全，下面是缩小版的！步进电机的定位控制plc输出的集成脉冲可通过步进电机进行定位控制。关于定位控制，调节和控制操作之间存在一些区别。步进电机不需要连续的位置控制，而在控制操作中得到应用。在以下的程序例子中，借助于cpu214所产生的集成脉冲输出，通过步进电机来实现相对的位置控制。虽然这种类型的定位控制不需要参考点，本例还是粗略地描述了确定参考点的简单步骤。因为实际上
8、它总是相对一根轴确定一个固定的参考点，因此，用户借助于一个输入字节的对偶码(dual coding)给cpu指定定位角度。用户程序根据该码计算出所需的定位步数，再由cpu输出相关个数的控制脉冲。1、 系统结构 如图1所示： 图1 系统结构2、 硬件配置 如表1所示： 3、软件结构 3.1 plc的输入信号与输出信号 plc的部分输入信号与输出信号，以及标志位如表2所示。3.2 系统软件设计 plc的程序框图如图2所示。 3.3 初始化 在程序的第一个扫描周期(sm0.1=1)，初始化重要参数。选择旋转方向和解除联锁。 3.4 设置和取消参考点 如果还没有确定参考点，那么参考点曲线应从按“sta
9、rt”按扭(i1.0)开始。cpu有可能输出最大数量的控制脉冲。在所需的参考点，按“设置/取消参考点”开关(i1.4)后，首先调用停止电机的子程序。然后，将参考点标志位m0.3置成1，再把新的操作模式“定位控制激活”显示在输出端q1.0。 如果i1.4的开关已激活，而且“定位控制”也被激活(m0.3=1)，则切换到“参考点曲线”参考点曲线。在子程序1中，将m0.3置成0，并取消“定位控制激活”的显示(q1.0=0)。此外，控制还为输出最大数量的控制脉冲做准备。当再次激活i1.4开关，便在两个模式之间切换。如果此信号产生，同时电机在运转，那么电机就自动停止。 实际上，一个与驱动器连接的参考点开关
10、将代替手动操作切换开关的使用，所以，参考点标志能解决模式切换。 3.5 定位控制 如果确定了一个参考点(m0.3=1)而且没有联锁，那么就执行相对的定位控制。在子程序2中，控制器从输入字节ibo读出对偶码方式的定位角度后，再存入字节mb11。与此角度有关的脉冲数，根据下面的公式计算: n=/360s 式中:n-控制脉冲数 -旋转角度 s-每转所需的步数 该程序所使用的步进电机采用半步操作方式(s=1000)。在子程序3中循环计算步数，如果现在按“start”按钮(i1.0)，cpu将从输出端q0.0输出所计算的控制脉冲个数，而且电机将根据相应的步数来转动，并在内部将“电机转动”的标志位m0.1
11、置成1。 在完整的脉冲输出之后，执行中断程序0，此程序将m0.1置成0，以便能够再次起动电机。 3.6 停止电机 按“stop”(停止)按扭(i1.1)，可在任何时候停止电机。执行子程序0中与此有关的指令。4、 程序和注释 /标题:用脉冲输出进行定位控制 /主程序 ld sm0.1 /仅首次扫描周期sm0.1才为1。 r m0.0，128 /md0至md12复位 atch 0，19 /把中断程序0分配给中断事件19(脉冲串终止) eni /允许中断 /脉冲输出功能的初始化 movw 500，smw68 /脉冲周期t=500us movw 0,smw70 /脉冲宽度为0(脉冲调制) movd 4
12、29496700，smd72 /为参考点设定的最大脉冲数 /设置逆时针旋转 ldn m0.1 /若电机停止 a i1.5 /且旋转方向开关=1 s q0.2，1 /则逆时针旋转(q0.2=1) /设置顺时针旋转 ldn m0.1 /若电机停止 an i1.5 /且旋转方向开关=0 r q0.2，1 /则逆时针旋转(q0.2=0) /联锁 ld i1.1 /若按“stop”(停止)按钮 s m0.2，1 /则激活联锁(m0.2=1) /解除联锁 ldn i1.1 /若“start”(启动)按钮松开 an i1.0/且“stop”(停止)按钮松开 r m0.2，1 /则解除联锁(m0.2=0)/确
13、定操作模式(参考点定位控制) ld i1.4 /若按“设置/取消参考点”按钮 eu /上升沿 call 1 /则调用子程序1 /启动电机 ld i1.0 /若按“start”(启动)按钮 eu /上升沿 an m0.1 /且电机停止 an m0.2 /且无联锁 ad smd72，1 /且步数1，则 movb 16#85，smb67 /置脉冲输出功能(pto)的控制位 pls 0 /启动脉冲输出(q0.0) s m0.1，1 /“电机运行”标志位置位(m0.1=1) /定位控制 ld m0.3 /若已激活“定位控制” 操作模式 an m0.1 /且电机停止 call 2 /则调用子程序2 /停止电机 ld i1.1 /若按“stop”(停止)按钮 eu /上升沿 a m0.1 /且电机运行，则 call 0 /则调用子程序0 mend /主程序结束 /子程序1 sbr 0 /子程序0停止电机 movb 16#cb，smb67 /激活脉宽调
