步进电动机的PLC控制-职业培训教学网

PAGEPAGE16步进电动机的PLC控制【摘要要】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。速速度的控控制就是是对输出出脉冲时时间的控控制，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、位位数据传传输指令令等实现现了它的的控制。采采用PLLC控制制步进电电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】步进电机可编程序控制器单三拍双三拍六拍引言可编程序控控制器简简称为PPLC，它它出现于于20世世纪600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。因因此就有有可能比比较普遍遍地应用用PLCC来控制制各类电电机，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、PLLC控制制步进电电动机的的原理（一）步步进电动动机控制制系统原原理典型的步进进电动机机控制系系统，如如图1-1所所示。脉冲步进控制器步进控制器功率放大器步进电机负载图1-1步进进电动机机控制系系统的组组成步进电动机机控制系系统主要要是由步步进控制制器、功功率放大大器及步步进电动动机组成成。步进进电动机机控制器器是由缓缓冲寄存存器、环环形分配配器、控控制逻辑辑及正、反反转控制制门等组组成。它它的作用用就是能能把输入入的脉冲冲转换成成环型脉脉冲，以以便控制制步进电电机，并并能进行行正反向向控制。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杂，成成本高，因因而限制制了它的的应用。但但是，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。典典型的PPLC控控制步进进电机系系统原理理图，如如图4-2所所示。图1-2用PLLC控制制步进电电动机原原理系统统图1-2与与图1-1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）方向向控制常用的步进进电机有有三相、四四相、五五相、六六相四种种，其旋旋转方向向与内部部绕组的的通电顺顺序有关关。下边边以三相相步进电电机为例例进行阐阐述。三相步进电电机有三三种工作作方式：：单三拍，通通电顺序序为A→→B→C→A→B……；双三拍，通通电顺序序为ABB→BC→CA→AB………；三相六拍，通通电顺序序为A→→AB→B→BC→C→CA→A……；如果按上述述三种通通电方式式和通电电顺序进进行通电电，则步步进电机机正向转转动。反反之，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AA→C→B→A，其其他两种种方式以以此类推推。（三）步进进电动机机的加减减速控制制对于步进电电动机的的点-位位控制系系统，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。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。系系统运行行起来之之后，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1－3所所示。图1－3加加减速控控制对于非常短短的距离离，如在在数步范范围内，电电动机的的加减速速过程没没有实际际意义，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。各各种系统统在工作作过程中中，都要要求加减减速过程程时间尽尽量短，而而恒速的的时间尽尽量长。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。升速时的起起始速度度应等于于或略小小于系统统的极限限起动频频率（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速度度，在经经步数低低速运行行后停止止。升速的选择择是按照照直线规规律升速速，按直直线规律律升速时时加速度度为恒定定，因此此要求电电动机产产生的转转矩可基基本认为为恒定。用PLC对对步进电电动机进进行加减减速控制制，实际际上就是是改变输输出CPP脉冲的的时间间间隔，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，实实际上是不断改改变定时时器转载载值的大大小。二、功率放放大电路路三、软件设设计步进电机程程序设计计的主要要任务是是：①判断旋转转方向；；②按控制要要求传送送控制脉脉冲。因此，步进进电机控控制程序序就是完完成环形形分配器器的任务务，从而而控制步步进电机机转动。首首先要进进行旋转转方向的的判别，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3－１程程序流程程图（一）方向向控制梯形图如见见69，1142--1544步指令令。梯形图讲解解此此程序块块的功能能仅是进进行对输输出脉冲冲顺序的的控制，正正相是YY1-YY2-YY3依次次接通即即A相--B相--C相，反反向是YY3-YY2-YY1依次次接通即即C相--B相--A相。主要指令的的分析（二）工作作方式控控制1、梯形图图如见557-665，773-1137步步指令。2、梯形图图讲解此程序块的的功能用用步进指指令实现现拍数模模块程序序的选择择而各模模块用移移位指令令SR实实现依次次接通功功能，RRA、RRB、RRC分别别控制单单三拍、双双三拍、六六拍的移移位接通通，并用用R122、R223、RR35限限制SSR的移移位脉冲冲个数，并并接通RR7实现现触发脉脉冲作用用。用RR8控制制移位停停止。3、主要指指令的分分析（1）SRR左移寄寄存器指指令指令功能：：相当于于一个串串行输入入移位寄寄存器。移移位寄存存器必须须按数据据输入、移移位脉冲冲输入、复复位输入入和SRR指令的的顺序编编程。数数据在移移位脉冲冲输入的的上升沿沿逐位向向高位移移位一次次，最高高位溢出出，当复复位信号号输入到到来时，参参与移位位的内容容全部复复位（变变为“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）步进进指令NSTL:若若该指令令的触发发信号接接通。则则每次扫扫描均执执行NSSTL斤斤维。开开始执行行步进过过程（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。SSTP:表表示进入入步进程程序。NSTP:当当检测到到该触发发信号的的上升沿沿时，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步进进过程复复位。STPE:关关闭步进进程序区区，并返返回一般般梯形图图程序。(3)内部部继电器器指令R90133:第一扫扫描周期期闭合。4、各指令令的操作作数指令操作数继电器器定时器/计计数器寄存器索引寄存器器常数索引修正值WXWYWRSVEVDTIXIYKHSR—N/AN/AAN/AN/AN/AN/AN/AN/AN/AN/ATMR—N/AN/AN/AAN/AN/AN/AN/AAN/AN/A注：A：可可用，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）步进进电动机机的加减减速控制制1、梯形图图如见6691156--2122步指令令。2、梯形图图讲解此程序块的的功能是是进行对对SR移移位时间间的控制制，用FF0（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、主要指指令的分分析（1）F00（MVV）166位数据据传输指指令a、指令功功能:将166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、指令梯梯形图触发信号触发信号↓↑↑SDS16位常数或存放常数的16位区(源区)D16位区(目的区)（2）F335（++1）116位数数据加11指令a指令功能能当触发信号号接通时时，由DD指定的的16位位数据加加1，结结果存储储在D中中触发发信号接接通D（原始数数据）++1D（结结果）如果计算结结果出现现溢出（特特殊内部部继电器器R90009接接通），可可使用FF36（DD+1）指令（332位数数据加11）。b指令梯形形图触发信号触发信号↓↑DD16位数据递加1（2）F660（CCMP）16位位数据比比较指令令a指令功能能:当当触发信信号接通通时，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、RR9000A－RR9000Ck,如果果使用特特殊继电电器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指令梯形形图触发信号S1S2触发信号S1S2↓↓↓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S1＞S2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S1＝S2时瞬间接通R900C＜标志当S1＜S2时瞬间4、各指令令的操作作数指令操作数继电器器定时器/计计数器寄存器索引寄存器器常数索引修正值WXWYWRSVEVDTIXIYKHTMR—N/AN/AN/AAN/AN/AN/AN/AAN/AN/AF0SAAAAAAAAAAADN/AAAAAAAAN/AN/AAF35DN/AAAAAAAAN/AN/AAF60S1AAAAAAAAAAAS2AAAAAAAAAAAF37DN/AAAAAAAAN/AN/AA（四）II/O分分配输入::X0::开始准准备(KK1)XX1:单单三拍((K2))XX2:双双三拍((K3))XX3:六六拍(KK4)XX4:反反转(KK5)XX5:停停止(KK6)输出:YY0:开始准准备(LL1)YY1:AA相YY2:BB相YY3:CC相YY4:反反转(LL2)（五）硬硬接线图6－１PPLC硬硬接线图图注：：K5，KK6为带带自锁开开关。四、结束语语通过上面的的一系列列的学习习和认识识，步进进电动机机能直接接接受数数字量的的输入，所所以特别别适合PPLC控控制。经经过学习习掌握步步进电动动机和可可编程控控制器技技术的实实践应用用，使本本设计能能实现对对步进电电动机的的控制过过程。在在这个控控制过程程中，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、功功能强、应应用灵活活、使用用方便等等的一系系列优点点。而可可编程控控制器是是专门为为工业控控制应用用而设计计的，可可执行逻逻辑运算算、顺序序控制、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。而而在实际际运用时时，其硬硬件需要要根据实实际需要要进行选选用配置置，其软软件则需需根据控控制要求求进行设设计编制制。附录Ⅰ：梯梯形图参考文献献[1]、常常斗南，李李全利，张