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1、基于PLC实现步进电机S型曲线加速的方法摘要：步进电机时常用的开环控制电器，控制精度较高，但实际使用中容易出现过冲或者失步现象，所以需做好升速和降速处理，本文主要阐述基于PLC实现步进电机S型曲线加速的方法。关键词：步进电机；S型曲线加速；PLC；可编程序控制器1系统简介在当前数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移的开环电机。在正常工作状态下，电机的转速和转动角度或圈数只由控制脉冲信号的频率和脉冲数决定。步进电机和交流伺服电机同为常用驱动电器，但在对定位精度要求不是非常高的场合，使用步进电机比伺服具有明显优势：步进电机对脉冲信号的跟随性优于伺服电机；步进电机
2、和步进电机驱动价格低于伺服电机。由于步进电机为开环控制电器，当旋转角度发生错误时无法自动修正。当步进电机在启动时脉冲频率过高或负载过大，在惯性作用下容易出现失步或堵转的现象。假设启动时启动扭力过大，会出现堵转现象，使实际旋转角度小于脉冲控制角度。假设停止时转速过高容易出现电机过冲现象，使实际旋转角度大于脉冲控制角度。为了保证步进电机的控制精度，必须在控制脉冲上做好升速和降速过程的处理。步进电机常用加速方式由直线型加速和曲线型加速。直线型加速由线性加速、梯形加速等；曲线型加速由指数型加速和S型加速等。直线型加速控制简单容易实现，但加速过程不够平滑，实际加速效果不如曲线型加速。曲线型加速过程平滑，
3、但不容易实现。本文主要论述基于PLC可编程控制器的S型曲线加速应用和实现方法。PLC是当前主流的工业自动化控制器之一，也小批量生产的设备控制中应用最多的控制器，PLC编程灵活，方便拓展，本钱低，选用具有高速脉冲的PLC型号可直接输出控制脉冲和方向脉冲来对步进电机进行控制。PLC选用台达DVP-EH3系列，它是台达DVP-E系列的最高级主机，具备优异的运动控制功能，可实现直线插补，圆弧插补功能，性能质量稳定，性价比高。DVP-EH3系列本身带有高速脉冲发生器，可发出最大100KHZ脉冲，满足对步进电机的控制要求，并可通过程序进行函数计算，通过函数计算结果实时改变脉冲频率，到达变速或变加速控制。2
4、波形曲线S型加速曲线选用余弦函数-2段波形，图1所示即为实际速度曲线，其中V0为目标速度频率，T为加速时间，曲线波峰为，波谷为0，周期为2T。0-T段波形为余弦函数左移半个周期即T上移一个波峰即V0，角频率，故加速段的函数为：由于PLC内三角函数是以角度单位进行计算，且计算范围为，故在PLC中进行运算时应将弧度换算为角度，PLC内计算函数为：3S型加速曲线在PLC中的实现台达DVP-EH3系列PLC的Y0为脉冲输出，Y1为方向脉冲输出，可直接接入步进电机驱动器的控制脉冲输入接口，PLC输出电压为24VDC，24VDC电压在大多数步进电机驱动器的控制脉冲输入接口上可以通用，假设步进电机驱动器的控
5、制脉冲输入接口为5VDC或12VDC输入电压，可外接独立电源，防止电压过高。根据实际需要设置步进电机的细分，那么当PLC程序控制Y0、Y1输出脉冲时，输出脉冲通过细分驱动器控制步进电机旋转一个角度，旋转速度为PLC的脉冲输出频率。子程序P001为函数式计算程序，根据控制需求选用0.01计时，台达DVP-EH3系列PLC的T200定时器计时单位为10m即0.01，将T200计时结果存入存放器D90，D90即为t当前时间。T加速时间为设定值，可根据需求设置1-30000单位为10m任意整数值，设定值存于存放器D200，D200存放器有断电保持功能，当设备断电后可自动保存，无需重新设置。因当前加速时
6、间小于所设定的加速时间，所以的结果为小数，在对存放器D90和D200进行除法运算时需用浮点数运算，程序“DEDIVD90D200D102”中存放器D102即為浮点数除法运算的结果，即的值。存放器D108为运算后的结果，结果为浮点数。将D108进行DCOS运算后所得结果即为。存放器D124的值为函数式中v的当前值，脉冲频率必须为整数型，所以需通过程序“DINTD124D126”将D124转为整数型，D126即为所需要的当前频率，即运行速度。通过DDRVI指令将所需要的控制脉冲由Y0和Y1端口输出，其中D204为脉冲数。如果需要进行减速，那么需要提取当前已发脉冲数再进行计算，DVP-EH3中已发脉冲数目存放器为D1030Y0脉冲输出个数Lowword、D1031Y0脉冲输出个数Highword、D1032Y1脉冲输出个数Lowword和D1033Y1脉冲输出个数Highword，具体计算方法本文不做阐述。
