PLC控制步进电机

1、PLC控制步进电机基于PLC的步进电机运动控制一、步进电机工作原理1. 步进电机简介步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域

2、用步进电机来控制变的非常的简单步进电机的运转原理及结构电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3疋、2/3T，即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3T,C与齿3向右错开2/3T,A与齿5相对齐，（A就是A，齿5就是齿1）2. 旋转如A相通电，B,C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力，以下均同）。如B相通电，A,C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3T,此时齿3与C偏移为1/3T,齿4与A偏移（T-1/3T）=2/3T。女口C相通电，A,B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3T,此时齿4与A

3、偏移为1/3T对齐。如A相通电，B,C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3T这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A,B,C,A通电，电机就每步（每脉冲）1/3T，向右旋转。如按A,C,B,A通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成对应关系。而方向由导电顺序决定。步进电机的静态指标术语拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D

4、-DA-A.步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用B表示。0=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为0=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为0=360度/50*8）=0.9度（俗称半步）。3. 步进电动机的特征1）运转需要的三要素：控制器、驱动器、步进电动机以上三部分是步进电机运转必不可少的三部分。控制器又叫脉冲产生器，目前主要有PLC、单片机、运动板卡等等。2）运转量与脉冲数的比例关系西门子S7-200CPU224XPCN本机集成14输入/10输出共14个数字量I/O点。2输入/1输出3个模拟量I/O

5、点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。22K字节程序和数据存储空间，6个独立的30KHZ高速计数器，2个独立的20KHZ高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS458通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强能力的控制器。三、三相异步电动机DF3A驱动器产品特点可靠性高：数字技术和单片机的应用，使得驱动器线路简单可靠；合理的结构设计，使得整机结构紧凑、防护性能好；短路、过流、超温、欠压保护线路提供全面、可靠的保护、大大提高了步进驱动器的可靠性。低速性能好：引入单片机进行软环分及矢量细分，实

6、现1:1平滑细分及5、10、20倍矢量细分，使得步进电机低速运行平稳，避免振荡及失步。矢量细分技术的应用，使得与ym级位置控制器配套的步进系统输出精度接近ym级。高速性能优：输入信号频率不大于250kHz/20细分时），输出电流频率可达15kHz。由于采用单高压/300V）恒流斩波，高速特性好，驱动步进电机空载运行最高速不低于7.0mm/min适用面广：输出电流3A10A可调，可驱动90BF、110BF、130BF步进电机，输出转矩2N?m25N?m。1. 主要技术参数四、PLC与步进电机驱动器接口原理图五、PLC控制实例的流程图及梯形图控制要求1）要求点机能正反转2）电机有高低速两档3）电机

7、位移和距离有两档4）要求说明用PLS原理5）所有换挡均需要在电机停止时进行流程图1. 梯形图上面的“PLC与步进电机驱动器接口原理图”太大显示不全，下面是缩小版的!I步进电机的定位控制pic输出的集成脉冲可通过步进电机进行定位控制。关于定位控制，调节和控制操作之间存在一些区别。步进电机不需要连续的位置控制，而在控制操作中得到应用。在以下的程序例子中，借助于cpu214所产生的集成脉冲输出，通过步进电机来实现相对的位置控制。虽然这种类型的定位控制不需要参考点，本例还是粗略地描述了确定参考点的简单步骤。因为实际上它总是相对一根轴确定一个固定的参考点，因此，用户借助于一个输入字节的对偶码（dualc

8、oding）给cpu指定定位角度。用户程序根据该码计算出所需的定位步数，再由cpu输出相关个数的控制脉冲。1、系统结构如图1所示：图1系统结构2、硬件配置如表1所示：3、软件结构3.1plc的输入信号与输出信号plc的部分输入信号与输出信号，以及标志位如表2所示。3.2系统软件设计plc的程序框图如图2所示。3.3初始化在程序的第一个扫描周期（sm0.1=1），初始化重要参数。选择旋转方向和解除联锁。3.4设置和取消参考点如果还没有确定参考点，那么参考点曲线应从按“start按扭（i1.0）开始。cpu有可能输出最大数量的控制脉冲。在所需的参考点，按设置/取消参考点”开关（i1.4）后，首先调

9、用停止电机的子程序。然后，将参考点标志位m0.3置成1，再把新的操作模式定位控制激活”显示在输出端q1.0。如果i1.4的开关已激活，而且定位控制”也被激活（m0.3=1），则切换到参考点曲线”参考点曲线。在子程序1中，将m0.3置成0,并取消定位控制激活”的显示（q1.0=0）。此外，控制还为输出最大数量的控制脉冲做准备。当再次激活i1.4开关，便在两个模式之间切换。如果此信号产生，同时电机在运转，那么电机就自动停止。实际上，一个与驱动器连接的参考点开关将代替手动操作切换开关的使用，所以，参考点标志能解决模式切换。3.5定位控制如果确定了一个参考点（m0.3=1）而且没有联锁，那么就执行相对

10、的定位控制。在子程序2中，控制器从输入字节ibo读出对偶码方式的定位角度后，再存入字节mb11。与此角度有关的脉冲数，根据下面的公式计算：n=$/60°s式中：n-控制脉冲数0-旋转角度s-每转所需的步数该程序所使用的步进电机采用半步操作方式（s=1000）。在子程序3中循环计算步数，如果现在按“start按钮（i1.0）,cpu将从输出端qO.O输出所计算的控制脉冲个数，而且电机将根据相应的步数来转动，并在内部将电机转动"的标志位m0.1置成1。在完整的脉冲输出之后，执行中断程序0,此程序将m0.1置成0，以便能够再次起动电机。3.6停止电机按“stop停止）按扭（i1.

11、1），可在任何时候停止电机。执行子程序0中与此有关的指令。4、程序和注释/标题:用脉冲输出进行定位控制/主程序Idsm0.1/仅首次扫描周期sm0.1才为1。rm0.0,128md0至md12复位atch0,19把中断程序0分配给中断事件19（脉冲串终止）eni允许中断/脉冲输出功能的初始化movw500,smw68脉冲周期t=500usmovw0,smw70/脉冲宽度为0（脉冲调制）movd0,smd72为参考点设定的最大脉冲数/设置逆时针旋转Idnm0.1/若电机停止ai1.5/且旋转方向开关=1sq0.2,1/则逆时针旋转（q0.2=1）/设置顺时针旋转Idnm0.1若电机停止ani1.

12、5且旋转方向开关=0rq0.2,1/则逆时针旋转（q0.2=0）/联锁ldi1.1/若按“stop停止）按钮sm0.2,1/则激活联锁（m0.2=1）II解除联锁Idni1.1II若“start启动（按钮松开ani1.0II且“stop停止）按钮松开rm0.2，1II则解除联锁（m0.2=0）确定操作模式（参考点定位控制）Idi1.4II若按设置I取消参考点”按钮eu上升沿call1则调用子程序1II启动电机ldi1.0euanm0.1anm0.2ad>smd72,movb16#85pls0sm0.1,1若按“start启动）按钮II上升沿II且电机停止II且无联锁II且步数1,则,sm

13、b67置脉冲输出功能（pto）的控制位II启动脉冲输出（q0.0）II电机运行"标志位置位（m0.仁1）II定位控制call2若已激活定位控制”操作模式II且电机停止则调用子程序2停止电机ldi1.1euam0.1call0mendII若按“stop停止）按钮/上升沿/且电机运行，II则调用子程序II主程序结束子程序sbr0movb16#cbpls0rm0.1,1ret0停止电机II激活脉宽调制停止输出脉冲到q0.0II电'机运行"标志位复位（m0.仁0）子程序0结束子程序1,确定操作模式”II若电机运行II则调用子程序0,停止电机II子程序,smb67sbr1ld

14、m0.1call0申请参考点曲线ldm0.3rm0.3，1rq1.0，1II若已激活定位控制”，则II参考点标志位；复位（m0.3=0）II取消定位控制激活”信息（q1.0=0）movd0，smd72II为新的参考点曲线"设定最大的脉冲数。cret条件返回到主程序。II申请定位控制”Idnm0.3若未设置参考点（m0.3=0），贝Usm0.3,1II参考点标志位置位（m0.3=1）sq1.0,1输出定位控制激活”信息（q1.0=1）ret子程序1结束子程序2sbr2/子程序2,定位控制movbibO,mb11/把定位角度从ibo拷到md8的最低有效字节mb11。rm8.0,24IIm

15、b8至mb10清零div9,md8movwmw8,mw14div9,md8movwmw8,mw14II角度I9=q1+r1II把r1存入md12mul25,md8mul25,md12div9,md12mul25,md8mul25,md12div9,md12IIq1x25md8IIr12X/9=q2+r2call3在子程序3中循环步数movw0,mw12+dmd12,md8movdmd8,smd72II删除r2II把步数写入md8把步数传到smd72retII子程序2结束子程序3sbr3ldw>mw12,5incwmw14II子程序3,循环步数II如果r2>/9，贝UII步数增加1。

16、ret子程序3结束中断程序0,脉冲输出终止”intoII中断程序0rm0.1,1II电'机运行"标志位复位（mO.仁0）retII子程序0结束O基于PLC的步进电机的开环控制系统设计一、控制要求：能够实现步进电机的起动和停止、正转和反转及改变转速。能够实现步进电机的单四拍、双四拍、单双八拍运行。当按下按钮SB1时，步进电机以单四拍方式和500MSI步的频率顺时针方向运行30步后停止；当按下按钮止；当按下按钮止；当按下按钮停止；当按下按钮停止；当按下按钮停止；SB2时,步进电机以单四拍方式和500MS/步的频率逆时针方向运行30步后停SB3时,步进电机以双四拍方式和500MS/

17、步的频率顺时针方向运行30步后停SB4时,步进电机以双四拍方式和500MS/步的频率和逆时针方向运行30步后SB5时,步进电机以单双八拍方式和500MS/步的频率顺时针方向运行30步后SB6时,步进电机以单双八拍方式和500MS/步的频率逆时针方向运行30步后任何时刻按下按钮SB7，步进电机停止。一、设计方案论证及电路图制程序)2.1PLC的输入输出接线图：(PLC的输入输出接线图、编程元件地址分配表、硬件组态、控附图一控制两相步进电动机正反转控制线路接线图2.2编程元件地址分配表：PlC编程元件的地址分配及相应符号表2.3硬件组态：PLC硬件组态表：2.4控制程序：线性化控制程序(双四拍)：

18、利用松下FP1可编程序控制器可以方便地实现对电机速度和位置的控制，方便可靠地进行各种步进电机的操作，完成各种复杂的工作，加速了机电一体化的实现。控制方法及思路：1、FP1的特殊功能：(1)脉冲输出FP1的输出端Y7可输出脉冲，脉冲频率可通过软件编程进行调节，其输出频率范围为360Hz5kHz。(2)高速计数器(HSC)FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，最高计数频率为10kHz，计数范围-8388608+8388607。(3)输入延时滤波FP1的输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来的不可靠性，其延时时间可根据需要进行调节，调节范围为1ms128ms。(4)中断功能FP1的中断有两种类型，一种是外部硬中断，一种是内部定时中断。2、步进电机