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1、基于PLC驱动控制步进电机的设计与实现摘要:在PLC步进电机控制中,输入到其线圈组中的脉冲数或脉冲艫德士煽刂撇浇缁慕俏灰坪退俣取R匀獾腇X2系列为例,讨论了步进电机的PLC控制系统设计与实现。 关键词:PLC驱动控制步进电机 :TP273:A:1007-9416(2010)08-0116-02 步进电机是将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比,其速度与单位时间内输入的脉冲数(即脉冲频率)成正比,其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序,便可控制步进电机的输出位移量、速
2、度和方向。步进电机具有较好的控制性能,其启动、停车、反转及其它任何运行方式的改变都可在少数脉冲内完成,且可获得较高的控制精度,因而得到了广泛的应用。 可编程序控制器(ProgrammableLogicController,通常简称作PC或PLC,以下简称为PLC)是适应工业环境、简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。它以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术,使用面向过程、面向用户的简单编程语言。 1步进电机的工作原理 步进电机位移控制系统以三菱FX2n为主控单元,以步进电机驱动器为驱动单元,以三相步进电机为执行单元。通过PLC控制脉冲的发生个
3、数,从而控制步进电机的运转角度,实现对位移的精确控制,如图1所示。 图1是三相反应式步进电动机的结构简图,当定子上绕组通电时,可产生激励磁场,并与转子形成回路。如果转子和定子之间的齿没有对齐,则由于磁力线力图走磁阻最小的线路,从而带动转子旋转。 2PLC控制步进电机系统设计 对于PLC的输入输出指令的控制由PLC的人机交互界面来实现,人机交互界面可以是常规按钮、监视用仪表或指示灯等,也可以应用触摸屏来实现人机交互。 2.1硬件选型原则 步进电机:步进电机有步距角、静力矩、电流三大要素组成。根据负载的控制精度要求选择步距角大小,根据负载的大小确定静力矩,静力矩一经确定,根据电
4、机矩频特性曲线来判断电机的电流。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。 驱动器:步进电机需用一个专用电源来供电,这个电源就是让电动机的控制绕组按照特定的顺序通电,即受输入一系列电脉冲的控制而动作,这个专用电源称为驱动电源。从电动机的每个绕组来看,所施加的脉冲相当于轮流接通到直流电源上。这种轮流通电的任务,由电子电路来完成。所以驱动电源是一种电子电路,有时也称为驱动器,它由环形分配器、功率放大器及其他控制电路组成。硬件选型遵循先选电机后选驱动的原则,电机的相数、电流大小是驱动器选择的决定性因素;在选型中,还要根据PLC输出信号的极性来决定驱动器输入信号是共阳极或共阴极。为了改善电
5、机的运行性能和提高控制精度,通常通过选择带细分功能的驱动器来实现,目前驱动器的细分等级有8、16倍、32倍、64倍等,最高可达256倍细分。 PLC:运用PLC控制步进电机时,应该保证PLC具有高速脉冲输出功能,通过选择具有高速脉冲输出功能或专用运动控制功能的模块来实现。设计中,根据选型原则和功能要求,我们采用的步进电机为0.6度步距角的三相步进电机,PLC为三菱的FX2系PLC。 2.2硬件连接 按照系统控制要求,系统I/O硬件连接如图2所示。图中,CP为脉冲信号输入端子,C].北京:冶金工业出版社,2007. [2]方承远.工厂电气控制技术[M].北京:机械工业出版社,200
6、6. [3]晋小莉,王立莹.PLC直接控制步进电机系统[J].小型内燃机与摩托车,2006,35(4). [4]杨长能,张兴毅.可编程序控制器(PLC)基础及应用[M].重庆:重庆大学出版社,2005.
