基于plc步进电机运动控制系统设计

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1、第38卷第6期现代冶金Vo1．38No．62010年12月ModernMetallurgyDec．2010基于PLC的步进电机运动控制系统的设计刘海峰(安徽工业大学，安徽马鞍山243002)摘要：以自动配料系统中配料小车为例，设计了基于PLC控制的步进电机运动控制系统，介绍了系统的硬件和软件实现方法。系统采用S7—300PLC和定位模块FM353。关键词：PLC控制；配料；步进电机中图分类号：TM672续行进到2号位，装料y。。小车继续行进到3号位，装引言料y。。最后小车返回原位卸料y。，完成一次配料操作步进电机是一种将脉冲信号变化成直线或角位移的数字电磁执行装置。步进电机的

2、角位移与输入2硬件设计脉冲个数成正比，其转速与脉冲频率成正比，起转向与脉冲分配到步进电机的各组绕组的相序有关。步2．1控制方案设计进电机具有结构简单、无累计误差、跟踪性能好、动为了保证定位精度和定位的可靠性，选择了S7—态响应快等特点，广泛用于数控加工设备、自动生产300系列PIc、定位模块FM353和StepdriveC系列线、自动控制仪表、计算机及办公室自动化设备。对步进驱动器以及Siemens五相混合式步进电机。控步进电机的控制，通常采用单片机作为控制系统的微处理器，通过一些大规模集成电路来实现实现脉制系统原理如图2所示。冲输出，从而实现对步进电机的运动控制。这种控制方

3、案所需的周边器件较多，对整个系统的稳定性、可靠性和处理速度有较大影响。而采用PLC作为控图2配料小车控制系统原理图制器，结合其专用定位模块FM353设计步进电机的数字运动控制系统，可以大大减少系统设计的工作在此系统中，操作人员将作业指令通过触摸屏量，提高系统的准确性、可靠性和快速性。发送给CPU，步进电机定位模块FM353再把CPU发出的指令转化为内部指令，并将其发送至步进电1自动配料系统中配料小车控制任务机驱动器，驱动器将弱电控制信号转换为强电驱动自动配料系统中配料小车的工作流程如图1所信号，并用它来控制步进电机的运动来完成小车的示，配料小车在启动前位于原位，找零点位置。然

4、后，整个配料过程。此位置控制方式执行机构简单可靠，小车由电机控制到1号位，在1号位装料y。小车继系统的兼容性与可靠性有所保障。．亘塑2．2硬件选型及性能分析煎堡．0原位———一01号位02号位03号位2．2．1CPU模块(装料yo)l、l(装料)(装料(装料)本方案选择Siemens的模块化中小型PLC系统图1配料小车工作流程图s7—300。它能满足中等性能要求的应用，其具有如下收稿日期：2010—01—12作者简介：刘海峰(1978一)，男，工程师。电话：13951689660第6期刘海峰：基于PLC的步进电机运动控制系统的设计57特点：(1)配置灵活：配有8种不同档次的C

5、PU模块3系统软件设计及多种功能模板，用户可根据不同的控制要求，选择不同的模块组成各种规模的控制系统。3．1主程序(2)扩展功能强：单机架配置时，最多装8个模程序设计采用按功能划分的模块化结构，包括板，256个I／O点；多机架配置时，最多】024个I／O主程序、FM353定位程序、FM353零位子程序等。点；若使用Prifibus—DP分布式系统，最多可连接由于FM353模块并不知道外部机械装置的实65536个I／O点。际位置，所以在系统开始工作时，需寻找轴的参考点(3)通信联网能力强：多点接口MPI可用S7—(初始位置)。此时FM353工作在参考点接近模式300CPU与PG

6、／PC、HMI以及其他S7／C7／WinAC(ReferencePointApproach)下。机械轴在步进电机自动化系统通讯，最多可连接32个MPI节点，并可的驱动下寻找零点位置，当位置到达后，安装于轴上利用MPI、Profibus和以太网组网等。的限位开关将同步脉冲送至FM353的数字量输入(4)编程方法灵活：编程器可通过两种接口端。至此轴的同步工作完成，然后可以开始自动工作(MPI、DP)接入，对几个CPU进行操作，并可进行硬了。电机的运行速度、行程以及运行方式均在编程环件组态和编程。境下存储于FM353中的数据块(DB1OO1一DB1199)2．2．2位置控制模块中。

7、自动模式控制程序流程如图3所示。为了保证定位精度和定位的可靠性，选择了S7—300系列的步进定位模板FM353。FM353控制器是s7—300系列PIc的功能模板，硬件接口提供最大200K的脉冲输出，同时提供可编程4DI／4DO，一般用于参考点接近、使能、限位等信号的连接。FM353是通过步进电机，实现各种定位任务的智能模块。它可以实现任何从简单的点到点定位到对响应、精度和速度有极高要求的复杂运动模式，是高速机械设备定位任务的理想解决方案。步进电机的FM353定位模块可以用于进给轴、调整轴、设定轴和传送