基于pcc 的步进电机控制及应用new

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1、基于PCC的步进电机控制及应用何跃贵1，余向阳2，高军才3（1中国铝业青海分公司，青海西宁810108；2西安理工大学，陕西西安710048；3西安电力电子技术研究所，陕西西安710061)摘要：PCC是目前工业控制领域中新的控制器。文中主要介绍了PCC在步进电机控制中的应用。其在水轮机步进式调速器中的运行结果表明，所设计的步进电机控制效果良好，完全能满足水轮机调速器动静态的要求。关键词：步进电机；控制器／控制芯片；可编程控制器中图分类号：TM383.6;TM30l.2文献标识码：A1.前言可编程控制器（PC）包括

2、可编程逻辑控制器(PLC)和可编程计算机控制器(PCC)。无论是PLC还是它的升级产品PCC，其基本组成和工作原理部是相同的。但是，PCC具有一般PLC所不具备的特点：①PCC已经采用了多任务操作系统；②PCC不但支持梯形图和C语言等各种高低编程语言，还具有专为工业控制开发的高级语言，它比通用的高级语言，如C语言更适用于工业控制，更易于编程；③PCC可以支持多个主CPU同时工作，而且还具有智能处理器，如专门的时间处理单元守（TPU）。综上所述可看出，PCC在很多方面突破传统，在PLC中引入了新的思想和编程思想，更易

3、于实现日趋复杂的控制要求[1]。步进电机在工业领域应用非常广泛，实现PCC控制的步进电机具有很大的实用价值。2.步进电机的控制步进电机的性能对控制系统的设计具有重要的意义，在设计时需要综合考虑步进电机的步距角、细分数、保持力矩等，使调速系统具有高的可靠性。在步进式PCC调速器中，根据步进电机的控制脉冲生成方式，它的控制方式分为直接控制和间接控制两种方式。前者，由PCC完成脉冲生成和脉冲分配，并输出与步进电机相适应的脉冲，再经过功率放人驱动步进电机；后者，由PCC完成脉冲生成并输出步进脉冲和方向控制信号，再由硬件或其

4、他装置（如步进电机驱动器）实现脉冲分配和功率放大。采用直接控制方式时，步进电机运动频率由高速任务组的扫描周期决定，步进电机的运动频率愈高，则要求高速任务组的扫描周期愈短，这样，占用CPU的时间就愈长；采用间接控制方式时，其功能由TPU完成，不占用CPU资源；脉冲分配由步进电机驱动器完成，且具有更完善和灵活的控制功能（如升降速等）。因此在步进式PCC调速器中主要采用间接控制力式。图1示出以两相混合式步进电机为例，采用间接控制方式的控制结构。在PCC间接控制方式下，方向控制信号根据控制量增量值的正负确定，输出脉冲信号经

5、过步进电机驱动器完成脉冲的分配，使步进电机按照所要求的力向和位移量或角度转动。图1两相步进电机PCC控制电路步进电机选用美国Palker公司的OEM83一135,驱动器选用Palker公司的OEM750,PCC模块选用奥地利B&R公司的POWERPANEL.PP41，数字量输出模块选用可与TPU通道相连接的高速输出模块DOl35。PCC通过数字量输出模块输出步进脉冲信号和方向控制信号，送入OEM750步进电机驱动器的相应端口，由OEM750步进电机驱动器产生与步进电机相适应的驱动脉冲驱动步进电机。在PCC内部控制步

6、进电机的脉冲信号通过调用TPU功能块LTXPestXO产生，该模块专门为步进电机设计，具有与步进电机驱动器相适应的两个输出信号，即步进脉冲信号和方向电平信号。PCC输出的步进脉冲信号用于控制步进电机的位置和速度。也就是说，驱动器每接受一个脉冲就驱动步进电机旋转一个步距角，改变脉冲频率，则同时使步进电机的转速改变，控制脉冲的个数，则可使步进电机精确定位，以实现步进电机调速和定位的目的。PCC输出方向的控制信号用于控制步进电机的旋转方向，此端为高电平时，电机顺时针旋转，反之，电机逆时针旋转。2.1步进电机驱动器OEM7

7、5驱动器具有分辨率、静态锁定电流、最大驱动电流等参数设置以及升降速控制等功能，并具有使用方便、安个可靠等许多优点。分辨率（步进电机运行一圈的步数）的设置可多达16级，范围从每圈200步至每圈508()0步不等，可满足用户的不同要求。设置时，可通过对该驱动器上的开关2的2到5位进行。在PCC调速器中选取每圈步数为1000步，这样步进电机的步距角为0.36度，完全满足了调速系统的要求，同时由于驱动器采用了细分技术，因此对步进电机的低频震颤也起到了很好的阻尼作用，增强了系统的稳定性和可靠性。步进电机在静止状态时的静态锁定

8、电流有4种不同的电流等级可供选择。由于PCC调速器中的锁定力矩较小，故选取静态锁定电流为最大驱动电流的25%，以降低步进电机温升并延长其寿命。为使电机能有最大力矩又不引起电机的振荡和噪音，在PCC调速器中将最大驱动电流设置为7.5A,供电电压为24v。电流环增益按下式计算：Ki=364000LM／U式中LM---电机电感（H）U---电源电压需注意，当电机需