1.1步进电机加减速控制原理步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时，要经历升速、恒速和减速过程 当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时，可以用运行频率直接起动并以此频率运行， 需要停止时，可从运行频率直接降到零速当步进电机运行频率fb>fa （有载起动时的起动 频率）时，若直接用fb频率起动会造成步进电机失步甚至堵转同样在fb频率下突然停止 时，由于惯性作用，步进电机会发生过冲，影响定位精度如果非常缓慢的升降速，步进电 机虽然不会产生失步和过冲现象，但影响了执行机构的工作效率所以对步进电机加减速要 保证在不失步和过冲前提下，用最快的速度（或最短的时间）移动到指定位置步进电机常用的升降频控制方法有2种：直线升降频（图1）和指数曲线升降频（图2） 指数曲线法具有较强的跟踪能力，但当速度变化较大时平衡性差直线法平稳性好，适用于 速度变化较大的快速定位方式以恒定的加速度升降，规律简练，用软件实现比较简单，本 文即采用此方法1.2定位方案要保证系统的定位精度，脉冲当量即步进电机转一个步距角所移动的距离不能太大，而 且步进电机的升降速要缓慢，以防止产生失步或过冲现象但这两个因素合在一起带来了一 个突出问题：定位时间太长，影响执行机构的工作效率。
因此要获得高的定位速度，同时又 要保证定位精度，可以把整个定位过程划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段粗定位 阶段，采用较大的脉冲当量，如0.1mm/步或1mm/步，甚至更高精定位阶段，为了保证定 位精度，换用较小的脉冲当量，如0.01mm/步虽然脉冲当量变小，但由于精定位行程很短 （可定为全行程的五十分之一左右），并不会影响到定位速度为了实现此目的，机械方面 可通过采用不同变速机构实现工业机床控制在工业自动化控制中占有重要位置，定位钻孔是常用工步设刀具或工作 台欲从A点移至C点，已知AC=200mm,把AC划分为AB与BC两段，AB=196mm, BC=4mm, AB段为粗定位行程，采用0.1mm/步的脉冲当量依据直线升降频规律快速移动， BC段为精定位行程，采用0.01mm/步的脉冲当量，以B点的低频恒速运动完成精确定位 在粗定位结束进入精定位的同时，PLC自动实现变速机构的更换2定位程序设计2.1 PLC脉冲输出指令目前较为先进的PLC不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令，而且还提供了丰富 的功能指令Siemens S7-200系列PLC的PLUS指令在Q0.0和Q0.1输出PTO或PWM高 速脉冲，最大输出频率为20KHz。
脉冲串（PTO）提供方波输出（50%占空比），用户控制 周期和脉冲数脉冲宽度可调制（PWM）酮能提供连续、变占空比输出，用户控制周期和脉冲宽度本文采用PTO的多段管线工作方式实现粗定位，PTO的单段管线方式实现精定 位，如图3图3步进电机定位过程图上述例子中，假定电机的起动和结束频率是2KHz,最大脉冲频率是lOKHz在粗定位 过程中，用200个脉冲完成升频加速，400个脉冲完成降频减速使用PLC的PTO多段管 线脉冲输出时，用下面的公式计算升降频过程中的脉冲增量值给定段的周期增量=（ECT—ICT） /Q式中：ECT=该段结束周期时间ICT=该段初始周期时间利用这个公式，加速部分（第1段）周期增量为2,减速部分（第3段）周期增量为1 因第2段是恒速部分，故周期增量为0如果PTO的包络表从VB500开始存放，则表1为 上例的包络表值卩存储器地址值5 （总段数）VB501縛（初始周期-段⑷VB50SF周期増重-段粗）VB505锻叶脉冲数-段E1）VB50S1OQ临初始周期-段祀）VB5U0周期増壘-段駝「VB513.1<360 （脉冲魏-段般？VB517100 ；〔初始周期-段刖）VB5191 £周期増壘-段超yVB521傀（腮沖数-段鮒）表1粗定位的PTO多段管线包络表值 2.2源程序〃主程序LD SM0.1 〃首次扫描为1R Q0.0，1 〃复位映像寄存器位CALL 0 〃调用子程序0,初始化粗定位相关参数LD M0.0 〃粗定位完成R Q0.0， 1CALL 1 //调用子程序1，初始化精定位相关参数//子程序 0,粗定位LD SM0.0MOVB 16#A0, SMB67 〃设定控制字：允许PTO操作，选择ms增量，选择多段操作MOVW 500, SMW168 〃指定包络表起始地址为V500MOVB 3， VB500 //设定包络表段数是 3MOVW 500， VW501 //设定第一段初始周期为 500msMOVW -2，VD503 〃设定第一段周期增量为-2msMOVD 200， VD505 //设定第一段脉冲个数为 200MOVW 100，VW509 〃设定第二段初始周期为100msMOVW 0， VD511 //设定第二段周期增量为 0msMOVD 1360， VD513 //设定第二段脉冲个数为 1360MOVW 100，VW517 〃设定第三段初始周期为100msMOVW 1， VD519 //设定第三段周期增量为 1msMOVD 400， VD521 //设定第三段脉冲个数为 400ATCH 2，19 〃定义中断程序2处理PTO完成中断ENI //允许中断PLS 0 //启动 PTO 操作//子程序 1，精定位LD SM0.0 //首次扫描为 1MOVB 16#8D，SMB67 〃允许PTO功能，选择ms增量，设定脉冲数和周期MOVW 500， SMW68 //设定精定位周期为 500msMOVD 400， SMD72 //设定脉冲个数为 400ATCH 3， 19 //定义中断程序 3 处理 PTO 完成中断ENI //允许中断PLS 0 //启动 PTO 操作//中断程序2LD SM0.0 //一直为 1= M0.0 //启动精定位//中断程序3LD SM0.0 //一直为 1= M0.1 //实现其他功能3 结束语实践证明，本文提出的应用PLC控制步进电机实现快速精确定位的方法切实可行。
在 数控机床、物料计量、印刷、送膜包装等用步进电机实现定位控制的领域有一定的实用价值 和参考价值参考文献[1] 孙建忠，白凤仙•特种电机及其控制[M].北京：中国水利水电出版社,2005： P147-178[2] 王玉琳，王强.步进电机的速度调节方法.电机与控制应用[J], 2006,33（1）:P53-57[3] SMATIC S7-200 可编程序控制器系统手册 P9.35-P9.50, P9.126-P9.134。