步进电动机的PLC控制-职业培训教学网

1、PAGE PAGE 13步进电动动机的PPLC控控制【摘 要】着重对对步进电电动机的的PLCC控制系系统作了了研究。步进电电动机的拍数数控制采采用步进进指令，分分别实现现单三拍拍、双三三拍、六六拍控制制的独立立模块，按按照指令令执行相相应的模模块即可可。正反反转控制制是用一一个输出出继电器器实现输输出脉冲冲顺序的的控制。速度的的控制就就是对输输出脉冲冲时间的的控制，本本设计用用时间继继电器指指令、数据加加减1指指令、数数据比较较指令、位数据据传输指指令等实实现了它它的控制制。采用用PLCC控制步步进电动动机可以用用很低的的成本实实现很复复杂的控控制方案案，而且且由于PPLC编编程的灵灵活性，使

2、使修改控控制方案案成为轻轻而易举举的事情情，只要要重新编编程序即即可。【关键词词】步进进电机 可编编程序控控制器 单三三拍 双三拍拍 六六拍引言可编程序序控制器器简称为为PLCC，它出出现于220世纪纪60年年代，随随着PLLC的迅迅速发展展，它的的性能越越来越高高，价格格越来越越便宜。因此就就有可能能比较普普遍地应应用PLLC来控控制各类类电机，完完成各种种新颖的的、高性性能的控控制策略略，使电电机的各各种潜在在能力得得到充分分的发挥挥，使电电机的性性能更符符合使用用要求，还还可以制制造出各各种便于于控制的的新型电电机，使使电机出出现新的的面貌一、 PPLC控控制步进进电动机机的原理理 （一

3、）步步进电动动机控制制系统原原理典型的步步进电动动机控制制系统，如如图1-1所所示。脉冲步进控制器功率放大器步进电机负载图1-11 步步进电动动机控制制系统的的组成步进电动动机控制制系统主主要是由由步进控控制器、功率放放大器及及步进电电动机组组成。步步进电动动机控制制器是由由缓冲寄寄存器、环形分分配器、控制逻逻辑及正正、反转转控制门门等组成成。它的的作用就就是能把把输入的的脉冲转转换成环环型脉冲冲，以便便控制步步进电机机，并能能进行正正反向控控制。功功率放大大器的作作用就是是把控制制器输出出的环型型脉冲加加以放大大，以驱驱动步进进电机转转动。在在这种控控制方式式中，由由于步进进控制器器线路复复

4、杂，成成本高，因因而限制制了它的的应用。但是，如如果采用用PLCC控制系系统，有有软件代代替上述述步进控控制器，则则问题将将大大简简化。这这不仅简简化了线线路，降降低了成成本，而而且可靠靠性也大大为提高高，更可可以根据据系统的的需要，灵灵活改变变步进电电机的控控制方案案，使用用起来很很方便。典型的的PLCC控制步步进电机机系统原原理图，如如图4-2所所示。图1-22 用PPLC控控制步进进电动机机原理系系统图1-22与图11-1相相比，主主要区别别在于用用PLCC代替了了步进控控制器。因此，PPLC机机的主要要作用就就是把并并行二进进制码转转换成串串行脉冲冲序列，并并实现方方向控制制。每当当步

5、进电电机脉冲冲输入线线上得到到一个脉脉冲，它它便沿着着转向控控制线信信号所确确定的方方向走一一步。只只要负载载是在步步进电机机允许的的范围之之内，那那么，每每个脉冲冲将使电电机转动动一个固固定的步步距角度度，根据据步距角角的大小小及实际际走的步步数，只只要知道道初始位位置，便便可知道道步进电电机的最最终位置置。（二）方方向控制制常用的步步进电机机有三相相、四相相、五相相、六相相四种，其其旋转方方向与内内部绕组组的通电电顺序有有关。下下边以三三相步进进电机为为例进行行阐述。三相步进进电机有有三种工工作方式式：单三拍，通通电顺序序为ABCAB；双三拍，通通电顺序序为ABBBCCAAB；三相六拍拍，

6、通电电顺序为为AABBBCCCAA；如果按上上述三种种通电方方式和通通电顺序序进行通通电，则则步进电电机正向向转动。反之，如如果通电电方向与与上述顺顺序相反反，则步步进电机机反向转转动。例例如在单单三拍中中反相的的通电顺顺序为AACBA，其其他两种种方式以以此类推推。（三）步步进电动动机的加加减速控控制对于步进进电动机机的点-位控制制系统，从从起点至至终点的的运行速速度都有有一定要要求。如如果要求求运行的的速度小小于系统统的极限限起动频频率，则则系统可可以以要要求的速速度直接接起动，运运行至终终点后可可立即停停发脉冲冲串而令令其停止止。系统统在本步步的运行行过程中中，速度度可认为为是恒定定的。

7、但但在一般般情况下下，系统统的极限限起动频频率是比比较低的的，而要要求的运运行速度度往往较较高。如如果系统统以要求求的速度度直接起起动，因因为该速速度已超超过极限限起动频频率而不不能正常常起动，可可能发生生丢步或或根本不不运行的的情况。系统运运行起来来之后，如如果到达达终点时时立即停停发脉冲冲串，令令其立即即停止，则则因为系系统的惯惯性原因因，会发发生冲过过终点的的现象，使使点-位位控制发发生偏差差。因此此，在点点-位控控制过程程中，运运行速度度都需要要有一个个加速-恒速-低恒速速-停止止的过程程，如图图13所所示。图133加减速速控制对于非常常短的距距离，如如在数步步范围内内，电动动机的加加

8、减速过过程没有有实际意意义，只只要按起起动频率率运行即即可。在在稍长距距离时，电电动机可可能只有有加减速速过程而而没有恒恒速过程程。对于于中等或或较长的的运行距距离，电电动机加加速后必必须有一一个恒速速过程。各种系系统在工工作过程程中，都都要求加加减速过过程时间间尽量短短，而恒恒速的时时间尽量量长。特特别是在在要求快快速响应应的工作作中，从从起点至至终点运运行的时时间要求求最短，这这就必须须要求升升速减速速的过程程最短而而恒速时时的速度度最高。升速时的的起始速速度应等等于或略略小于系系统的极极限起动动频率（速速度），而而不是从从零开始始。减速速过程结结束时的的速度一一般应等等于或略略低于起起动

9、速度度，在经经步数低低速运行行后停止止。升速的选选择是按按照直线线规律升升速，按按直线规规律升速速时加速速度为恒恒定，因因此要求求电动机机产生的的转矩可可基本认认为恒定定。用PLCC对步进进电动机机进行加加减速控控制，实实际上就就是改变变输出CCP脉冲冲的时间间间隔，升升速时使使脉冲串串逐渐加加密，减减速时使使脉冲串串逐渐稀稀疏。PPLC用用定时器器中断方方式来控控制电动动机变速速时，实实际上是不断断改变定定时器转转载值的的大小。二、功率率放大电电路三、软件件设计步进电机机程序设设计的主主要任务务是：判断旋旋转方向向；按控制制要求传传送控制制脉冲。因此，步步进电机机控制程程序就是是完成环环形分

10、配配器的任任务，从从而控制制步进电电机转动动。首先先要进行行旋转方方向的判判别，然然后要进进行拍数数的判别别,最后后转到相相应的控控制程序序。正反反向控制制程序分分别按要要求的控控制顺序序输出相相应的控控制模型型，再加加上脉宽宽延时程程序即可可。其程程序流程程图如下下：图3程序流流程图（一）方方向控制制梯形图如如见699，1442-1154步步指令。梯形图讲讲解 此程序序块的功功能仅是是进行对对输出脉脉冲顺序序的控制制，正相相是Y11-Y22-Y33依次接接通即AA相-BB相-CC相，反反向是YY3-YY2-YY1依次次接通即即C相-B相-A相。主要指令令的分析析（二）工工作方式式控制1、梯形

11、形图如见见57-65，773-1137步步指令。2、梯形形图讲解解此程序块块的功能能用步进进指令实实现拍数数模块程程序的选选择而各各模块用用移位指指令SRR实现依依次接通通功能，RRA、RRB、RRC分别别控制单单三拍、双三拍拍、六拍拍的移位位接通，并并用R112、RR23、R355限制 SR的的移位脉脉冲个数数，并接接通R77实现触触发脉冲冲作用。用R88控制移移位停止止。3、主要要指令的的分析（1）SSR左移移寄存器器指令指令功能能：相当当于一个个串行输输入移位位寄存器器。移位位寄存器器必须按按数据输输入、移移位脉冲冲输入、复位输输入和SSR指令令的顺序序编程。数据在在移位脉脉冲输入入的上

12、升升沿逐位位向高位位移位一一次，最最高位溢溢出，当当复位信信号输入入到来时时，参与与移位的的内容全全部复位位（变为为“0”）。该该指令的的功能只只能为内内部字继继电器WWR的116位数数据基移移一位。（2）步步进指令令NSTLL : 若该指指令的触触发信号号接通。则每次次扫描均均执行NNSTLL斤维。开始执执行步进进过程（扫扫描执行行方式），并并将包括括该指令令本身在在内的整整个步进进过程复复位。SSTPP : 表示进进入步进进程序。NSTPP : 当检测测到该触触发信号号的上升升沿时，执执行NSSTP指指令。即即开始执执行步进进过程（脉脉冲执行行方式），并并将包括括该指令令本身在在内的整整个

13、步进进过程复复位。STPEE : 关闭步步进程序序区，并并返回一一般梯形形图程序序。(3)内内部继电电器指令令 R90113 : 第一一扫描周周期闭合合。4、各指指令的操操作数指令操作数继 电 器定时器/计数器器寄存器索引寄存存器常数索引修正值WXWYWRSVEVDTIXIYKHSRN/AN/AAN/AN/AN/AN/AN/AN/AN/AN/ATMRN/AN/AN/AAN/AN/AN/AN/AAN/AN/A注：A：可用，NN/A：不可用用。以下下各表都都采用该该符号表表示，以以后不再再说明。（三）步步进电动动机的加加减速控控制1、梯形形图如见见69 1566-2112步指指令。2、梯形形图讲解

14、解此程序块块的功能能是进行行对SRR移位时时间的控控制，用用F0（MMV）指指令来对对定时器器进行数数值的初初始化，FF37(-1)指令来来实现升升速的控控制而FF35(+1) 指令令来实现现减速的的控制，比比较指令令F600（CMMP）用来速速度是否否达到规规定值，时时间继电电器T11控制停停止缓冲冲时间。3、主要要指令的的分析（1）FF0（MMV）116位数数据传输输指令a、指令令功能: 将116位（bbit）数数据从一一个166位（bbit）区区传送到到另一个个16 位区。b、指令令梯形图图触发信号 S DS16位常数或存放常数的16位区(源区)D16位区(目的区)（2）FF35（+1）

15、116位数数据加11指令a指令功功能当触发信信号接通通时，由由D指定定的166位数据据加1，结结果存储储在D中中触触发信号号接通D（原始始数据）+1D（结结果）如果计算算结果出出现溢出出（特殊殊内部继继电器RR90009接通通），可可使用FF36（DD+1）指令（332位数数据加11）。b指令梯梯形图触发信号 DD16位数据递加1（2）FF60（CCMP）16位位数据比比较指令令a指令功功能: 当触发发信号接接通时，将将“S1”指令的的16位位数据与与“S2”指定的的16位位数据进进行比较较，比较较的结果果存储在在特殊继继电器RR90009、RR9000ARR9000Ck ,如果果使用特特殊继

16、电电器R990100(常OON)来来作F660（CCMP）指指令的触触发信号号时，则则比较结结果前的的触发信信号R990100可省略略。b指令梯梯形图触发信号 S1 S2 确保使用与F60(CMP)的触发信号相同的触发信号 S1被比较的16位常数或傣族数据的16位区R900A标志当S1S2时瞬间接通S2被比较的16位常数或存放数据的16位区R900B标志当S1S2时瞬间接通R900C标志当S1S2时瞬间4、各指指令的操操作数指令操作数继 电 器定时器/计数器器寄存器索引寄存存器常数索引修正值WXWYWRSVEVDTIXIYKHTMRN/AN/AN/AAN/AN/AN/AN/AAN/AN/AF0

17、SAAAAAAAAAAADN/AAAAAAAAN/AN/AAF35DN/AAAAAAAAN/AN/AAF60S1AAAAAAAAAAAS2AAAAAAAAAAAF37DN/AAAAAAAAN/AN/AA（四） I/OO分配 输入入: X00:开始始准备(K1) X1:单三拍拍(K22) X2:双三拍拍(K33) X3:六拍(K4) X4:反转(K5) X5:停止(K6)输出: Y0: 开始始准备(L1) Y1:A相 Y2:B相 Y3:C相 Y4:反转(L2)（五） 硬接线线图6PLCC硬接线线图 注注：K55，K66为带自自锁开关关。四、结束束语通过上面面的一系系列的学学习和认认识，步步进电动

18、动机能直直接接受受数字量量的输入入，所以以特别适适合PLLC控制制。经过过学习掌掌握步进进电动机机和可编编程控制制器技术术的实践践应用，使使本设计计能实现现对步进进电动机机的控制制过程。在这个个控制过过程中，能能实现步步进电动动机的拍拍数和方方向的控控制，更更能显示示出可编编程控制制器是将将传统的的继电器器控制技技术与计计算机技技术融为为一体，具具有可靠靠性高、功能强强、应用用灵活、使用方方便等的的一系列列优点。而可编编程控制制器是专专门为工工业控制制应用而而设计的的，可执执行逻辑辑运算、顺序控控制、定定时、计计数与算算术操作作。他还还具有丰丰富的输输入/输输出接口口和较强强的驱动动能力。而在实实际运用用时，其其硬件需需要根据据实际需需要进行行选用配配置，其其软件则则需根据据控制要要求进行行设计编编制。附录：梯形图图