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1、基于PLC的步进电动机的控制系统及其智能保护[摘要]本文在步进电动机的基础上，利用可编程控制器PLC的性能特点，设计出PLC可控的步进电动机控制系统，并完成了加减速的设计，最后对控制系统的智能保护进行了理论上讨论，得到电机控制的新方法。[关键词]步进电动机PLC智能保护控制[sumary]:Thispaper,onthebasisofsteppingmotor,usestheprogrammablecontrollerPLCcharacteristics,designPLCcontrolledstepper
2、motorcontrollingsystem,andfinishesthedesignoftheaccelerationanddeceleration,finallythecontrolsystem’sintelligentprotectionwerediscussedtheoretically,wereceivethemotorcontrollingnewmethod.[keyword]steppingmotor;PLC;intelligentprotection;control1、引言步进电动机是一种把
3、电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。可编程逻辑控制，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心、用作数字控制的专用计算机。[1]可编程序控制器目前已经广泛应用于
4、各种机械设备和生产过程的自动控制系统中。PLC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,编程方法简单易学,功能强大,性价比比较高。同时,PLC是为适应工业环境下的应用而设计的控制装置,采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,可靠性高,抗干扰能力强大。PLC采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。PLC通过步进电机驱动器对步进
5、电机进行控制,实现对步进电机的正转、反转和速度控制。而要进一步提高系统的控制性能，就需要改变高性能伺服系统中的非线性、参数变化、扰动和噪声等控制问题[2]2、正文2.1步进电动机2.1.1电动机简介步进电动机和一般电动机一样，分为定子和转子两大部分。定子有硅钢片叠成，装上一定相数的控制绕组，有环形分配器送来的电脉冲对多相定子绕组轮流进行励磁；转子用硅钢片叠成或用软磁材料做成凸极结构，步进电动机的位移量与输入脉冲数严格成比例，其转速与脉冲频率和步距角有关。[1]步进电动机是受其输入信号而动作的，脉冲发生器所产
6、生的电脉冲信号，通过环形分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。为使电动机能够输出足够的功率，经环形分配器所产生的信号还需进行功率放大。2.1.2步进电动机的选择在选择步进电动机时主要考虑的是步进电动机的类型选择，根据系统要求，确定步进电动机的电压值、电流值以及有无定位转矩和使用螺栓机构的定位装置，从而就可以确定步进电动机的相数和拍数。[3]2.1.3步进电动机驱动器在对步进电机进行控制时,常常采用步进电机驱动器对其进行控制。步进电机驱动器采用超大规模集成电路组成,具有高度的抗干扰性以及快速的响应性,不宜
7、出现死机或丢步现象。步进电机驱动器主要有电源部分、信号输入部分、输出部分组成。在与PLC连接时,需要连接的信号主要有脉冲输入信号和方向信号。在采用步进电机驱动器来控制步进电机时,可以不考虑步进电机各相的时序问题,只要考虑输出脉冲的频率和步进电机的方向。当步进电机驱动器收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按照设定的方向转动一个固定的角度。根据生产机械的要求和步进电动机在整个系统中的实际情况来确定如何选用步进电动机伺服系统，2．2可编程逻辑控制器PLC的选择PLC要和步进电机配合实现运动控制，需要在PLC内部进行
8、设定并编制一定的程序。另外，步进电机控制是要用高速脉冲控制的，所以PLC必须是可以输出高速脉冲的晶体管输出形式，不可以使用继电器输出形式的PLC来控制步进电机。例如：S7-200PLC在工业生产中得到了广泛的应用,可以用于开关量控制,也可用于运动控制,具有发送高速脉冲功能，该PLC的型号是CPU224DC/DC/DC,采用24V直流供电,直流数字输入和输出,并采用晶体管型输出,最高可以输出20kHz的高速脉冲,有
