步進電動機的PLC控制-職業(yè)培訓教學網(wǎng)

PAGEPAGE16步進電動機的PLC控制【摘要要】著重對對步進電電動機的的PLCC控制系系統(tǒng)作了了研究。步進電電動機的拍數(shù)數(shù)控制采采用步進進指令，分分別實現(xiàn)現(xiàn)單三拍拍、雙三三拍、六六拍控制制的獨立立模塊，按按照指令令執(zhí)行相相應的模模塊即可可。正反反轉控制制是用一一個輸出出繼電器器實現(xiàn)輸輸出脈沖沖順序的的控制。速速度的控控制就是是對輸出出脈沖時時間的控控制，本本設計用用時間繼繼電器指指令、數(shù)據(jù)加加減1指指令、數(shù)數(shù)據(jù)比較較指令、位位數(shù)據(jù)傳傳輸指令令等實現(xiàn)現(xiàn)了它的的控制。采采用PLLC控制制步進電電動機可以用用很低的的成本實實現(xiàn)很復復雜的控控制方案案，而且且由于PPLC編編程的靈靈活性，使使修改控控制方案案成為輕輕而易舉舉的事情情，只要要重新編編程序即即可?！娟P鍵詞】步進電機可編程序控制器單三拍雙三拍六拍引言可編程序控控制器簡簡稱為PPLC，它它出現(xiàn)于于20世世紀600年代，隨隨著PLLC的迅迅速發(fā)展展，它的的性能越越來越高高，價格格越來越越便宜。因因此就有有可能比比較普遍遍地應用用PLCC來控制制各類電電機，完完成各種種新穎的的、高性性能的控控制策略略，使電電機的各各種潛在在能力得得到充分分的發(fā)揮揮，使電電機的性性能更符符合使用用要求，還還可以制制造出各各種便于于控制的的新型電電機，使使電機出出現(xiàn)新的的面貌一、PLLC控制制步進電電動機的的原理（一）步步進電動動機控制制系統(tǒng)原原理典型的步進進電動機機控制系系統(tǒng)，如如圖1-1所所示。脈沖步進控制器步進控制器功率放大器步進電機負載圖1-1步進進電動機機控制系系統(tǒng)的組組成步進電動機機控制系系統(tǒng)主要要是由步步進控制制器、功功率放大大器及步步進電動動機組成成。步進進電動機機控制器器是由緩緩沖寄存存器、環(huán)環(huán)形分配配器、控控制邏輯輯及正、反反轉控制制門等組組成。它它的作用用就是能能把輸入入的脈沖沖轉換成成環(huán)型脈脈沖，以以便控制制步進電電機，并并能進行行正反向向控制。功功率放大大器的作作用就是是把控制制器輸出出的環(huán)型型脈沖加加以放大大，以驅驅動步進進電機轉轉動。在在這種控控制方式式中，由由于步進進控制器器線路復復雜，成成本高，因因而限制制了它的的應用。但但是，如如果采用用PLCC控制系系統(tǒng)，有有軟件代代替上述述步進控控制器，則則問題將將大大簡簡化。這這不僅簡簡化了線線路，降降低了成成本，而而且可靠靠性也大大為提高高，更可可以根據(jù)據(jù)系統(tǒng)的的需要，靈靈活改變變步進電電機的控控制方案案，使用用起來很很方便。典典型的PPLC控控制步進進電機系系統(tǒng)原理理圖，如如圖4-2所所示。圖1-2用PLLC控制制步進電電動機原原理系統(tǒng)統(tǒng)圖1-2與與圖1-1相相比，主主要區(qū)別別在于用用PLCC代替了了步進控控制器。因因此，PPLC機機的主要要作用就就是把并并行二進進制碼轉轉換成串串行脈沖沖序列，并并實現(xiàn)方方向控制制。每當當步進電電機脈沖沖輸入線線上得到到一個脈脈沖，它它便沿著著轉向控控制線信信號所確確定的方方向走一一步。只只要負載載是在步步進電機機允許的的范圍之之內(nèi)，那那么，每每個脈沖沖將使電電機轉動動一個固固定的步步距角度度，根據(jù)據(jù)步距角角的大小小及實際際走的步步數(shù)，只只要知道道初始位位置，便便可知道道步進電電機的最最終位置置。（二）方向向控制常用的步進進電機有有三相、四四相、五五相、六六相四種種，其旋旋轉方向向與內(nèi)部部繞組的的通電順順序有關關。下邊邊以三相相步進電電機為例例進行闡闡述。三相步進電電機有三三種工作作方式：：單三拍，通通電順序序為A→→B→C→A→B……；雙三拍，通通電順序序為ABB→BC→CA→AB………；三相六拍，通通電順序序為A→→AB→B→BC→C→CA→A……；如果按上述述三種通通電方式式和通電電順序進進行通電電，則步步進電機機正向轉轉動。反反之，如如果通電電方向與與上述順順序相反反，則步步進電機機反向轉轉動。例例如在單單三拍中中反相的的通電順順序為AA→C→B→A，其其他兩種種方式以以此類推推。（三）步進進電動機機的加減減速控制制對于步進電電動機的的點-位位控制系系統(tǒng)，從從起點至至終點的的運行速速度都有有一定要要求。如如果要求求運行的的速度小小于系統(tǒng)統(tǒng)的極限限起動頻頻率，則則系統(tǒng)可可以以要要求的速速度直接接起動，運運行至終終點后可可立即停停發(fā)脈沖沖串而令令其停止止。系統(tǒng)統(tǒng)在本步步的運行行過程中中，速度度可認為為是恒定定的。但但在一般般情況下下，系統(tǒng)統(tǒng)的極限限起動頻頻率是比比較低的的，而要要求的運運行速度度往往較較高。如如果系統(tǒng)統(tǒng)以要求求的速度度直接起起動，因因為該速速度已超超過極限限起動頻頻率而不不能正常常起動，可可能發(fā)生生丟步或或根本不不運行的的情況。系系統(tǒng)運行行起來之之后，如如果到達達終點時時立即停停發(fā)脈沖沖串，令令其立即即停止，則則因為系系統(tǒng)的慣慣性原因因，會發(fā)發(fā)生沖過過終點的的現(xiàn)象，使使點-位位控制發(fā)發(fā)生偏差差。因此此，在點點-位控控制過程程中，運運行速度度都需要要有一個個加速--恒速--低恒速速-停止止的過程程，如圖圖1－3所所示。圖1－3加加減速控控制對于非常短短的距離離，如在在數(shù)步范范圍內(nèi)，電電動機的的加減速速過程沒沒有實際際意義，只只要按起起動頻率率運行即即可。在在稍長距距離時，電電動機可可能只有有加減速速過程而而沒有恒恒速過程程。對于于中等或或較長的的運行距距離，電電動機加加速后必必須有一一個恒速速過程。各各種系統(tǒng)統(tǒng)在工作作過程中中，都要要求加減減速過程程時間盡盡量短，而而恒速的的時間盡盡量長。特特別是在在要求快快速響應應的工作作中，從從起點至至終點運運行的時時間要求求最短，這這就必須須要求升升速減速速的過程程最短而而恒速時時的速度度最高。升速時的起起始速度度應等于于或略小小于系統(tǒng)統(tǒng)的極限限起動頻頻率（速速度），而而不是從從零開始始。減速速過程結結束時的的速度一一般應等等于或略略低于起起動速度度，在經(jīng)經(jīng)步數(shù)低低速運行行后停止止。升速的選擇擇是按照照直線規(guī)規(guī)律升速速，按直直線規(guī)律律升速時時加速度度為恒定定，因此此要求電電動機產(chǎn)產(chǎn)生的轉轉矩可基基本認為為恒定。用PLC對對步進電電動機進進行加減減速控制制，實際際上就是是改變輸輸出CPP脈沖的的時間間間隔，升升速時使使脈沖串串逐漸加加密，減減速時使使脈沖串串逐漸稀稀疏。PPLC用用定時器器中斷方方式來控控制電動動機變速速時，實實際上是不斷改改變定時時器轉載載值的大大小。二、功率放放大電路路三、軟件設設計步進電機程程序設計計的主要要任務是是：①判斷旋轉轉方向；；②按控制要要求傳送送控制脈脈沖。因此，步進進電機控控制程序序就是完完成環(huán)形形分配器器的任務務，從而而控制步步進電機機轉動。首首先要進進行旋轉轉方向的的判別，然然后要進進行拍數(shù)數(shù)的判別別,最后后轉到相相應的控控制程序序。正反反向控制制程序分分別按要要求的控控制順序序輸出相相應的控控制模型型，再加加上脈寬寬延時程程序即可可。其程程序流程程圖如下下：圖3－１程程序流程程圖（一）方向向控制梯形圖如見見69，1142--1544步指令令。梯形圖講解解此此程序塊塊的功能能僅是進進行對輸輸出脈沖沖順序的的控制，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、梯形圖圖如見557-665，773-1137步步指令。2、梯形圖圖講解此程序塊的的功能用用步進指指令實現(xiàn)現(xiàn)拍數(shù)模模塊程序序的選擇擇而各模模塊用移移位指令令SR實實現(xiàn)依次次接通功功能，RRA、RRB、RRC分別別控制單單三拍、雙雙三拍、六六拍的移移位接通通，并用用R122、R223、RR35限限制SSR的移移位脈沖沖個數(shù)，并并接通RR7實現(xiàn)現(xiàn)觸發(fā)脈脈沖作用用。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：：相當于于一個串串行輸入入移位寄寄存器。移移位寄存存器必須須按數(shù)據(jù)據(jù)輸入、移移位脈沖沖輸入、復復位輸入入和SRR指令的的順序編編程。數(shù)數(shù)據(jù)在移移位脈沖沖輸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，當復復位信號號輸入到到來時，參參與移位位的內(nèi)容容全部復復位（變變?yōu)椤?”）。該該指令的的功能只只能為內(nèi)內(nèi)部字繼繼電器WWR的116位數(shù)數(shù)據(jù)基移移一位。（2）步進進指令NSTL:若若該指令令的觸發(fā)發(fā)信號接接通。則則每次掃掃描均執(zhí)執(zhí)行NSSTL斤斤維。開開始執(zhí)行行步進過過程（掃掃描執(zhí)行行方式），并并將包括括該指令令本身在在內(nèi)的整整個步進進過程復復位。SSTP:表表示進入入步進程程序。NSTP:當當檢測到到該觸發(fā)發(fā)信號的的上升沿沿時，執(zhí)執(zhí)行NSSTP指指令。即即開始執(zhí)執(zhí)行步進進過程（脈脈沖執(zhí)行行方式），并并將包括括該指令令本身在在內(nèi)的整整個步進進過程復復位。STPE:關關閉步進進程序區(qū)區(qū)，并返返回一般般梯形圖圖程序。(3)內(nèi)部部繼電器器指令R90133:第一掃掃描周期期閉合。4、各指令令的操作作數(shù)指令操作數(shù)繼電器器定時器/計計數(shù)器寄存器索引寄存器器常數(shù)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該該符號表表示，以以后不再再說明。（三）步進進電動機機的加減減速控制制1、梯形圖圖如見6691156--2122步指令令。2、梯形圖圖講解此程序塊的的功能是是進行對對SR移移位時間間的控制制，用FF0（MMV）指指令來對對定時器器進行數(shù)數(shù)值的初初始化，F(xiàn)F37((-1))指令來來實現(xiàn)升升速的控控制而FF35((+1))指令令來實現(xiàn)現(xiàn)減速的的控制，比比較指令令F600（CMMP）用來速速度是否否達到規(guī)規(guī)定值，時時間繼電電器T11控制停停止緩沖沖時間。3、主要指指令的分分析（1）F00（MVV）166位數(shù)據(jù)據(jù)傳輸指指令a、指令功功能:將166位（bbit）數(shù)數(shù)據(jù)從一一個166位（bbit）區(qū)區(qū)傳送到到另一個個16位區(qū)。b、指令梯梯形圖觸發(fā)信號觸發(fā)信號↓↑↑SDS16位常數(shù)或存放常數(shù)的16位區(qū)(源區(qū))D16位區(qū)(目的區(qū))（2）F335（++1）116位數(shù)數(shù)據(jù)加11指令a指令功能能當觸發(fā)信號號接通時時，由DD指定的的16位位數(shù)據(jù)加加1，結結果存儲儲在D中中觸發(fā)發(fā)信號接接通D（原始數(shù)數(shù)據(jù)）++1D（結結果）如果計算結結果出現(xiàn)現(xiàn)溢出（特特殊內(nèi)部部繼電器器R90009接接通），可可使用FF36（DD+1）指令（332位數(shù)數(shù)據(jù)加11）。b指令梯形形圖觸發(fā)信號觸發(fā)信號↓↑DD16位數(shù)據(jù)遞加1（2）F660（CCMP）16位位數(shù)據(jù)比比較指令令a指令功能能:當當觸發(fā)信信號接通通時，將將“S1”指令的的16位位數(shù)據(jù)與與“S2”指定的的16位位數(shù)據(jù)進進行比較較，比較較的結果果存儲在在特殊繼繼電器RR90009、RR9000A－RR9000Ck,如果果使用特特殊繼電電器R990100(常OON)來來作F660（CCMP）指指令的觸觸發(fā)信號號時，則則比較結結果前的的觸發(fā)信信號R990100可省略略。b指令梯形形圖觸發(fā)信號S1S2觸發(fā)信號S1S2↓↓↓確保使用與F60(CMP)的觸發(fā)信號相同的觸發(fā)信號S1被比較的16位常數(shù)或傣族數(shù)據(jù)的16位區(qū)R900A＞標志當S1＞S2時瞬間接通S2被比較的16位常數(shù)或存放數(shù)據(jù)的16位區(qū)R900B＝標志當S1＝S2時瞬間接通R900C＜標志當S1＜S2時瞬間4、各指令令的操作作數(shù)指令操作數(shù)繼電器器定時器/計計數(shù)器寄存器索引寄存器器常數(shù)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分分配輸入::X0::開始準準備(KK1)XX1:單單三拍((K2))XX2:雙雙三拍((K3))XX3:六六拍(KK4)XX4:反反轉(KK5)XX5:停停止(KK6)輸出:YY0:開始準準備(LL1)YY1:AA相YY2:BB相YY3:CC相YY4:反反轉(LL2)（五）硬硬接線圖6－１PPLC硬硬接線圖圖注：：K5，KK6為帶帶自鎖開開關。四、結束語語通過上面的的一系列列的學習習和認識識，步進進電動機機能直接接接受數(shù)數(shù)字量的的輸入，所所以特別別適合PPLC控控制。經(jīng)經(jīng)過學習習掌握步步進電動動機和可可編程控控制器技技術的實實踐應用用，使本本設計能能實現(xiàn)對對步進電電動機的的控制過過程。在在這個控控制過程程中，能能實現(xiàn)步步進電動動機的拍拍數(shù)和方方向的控控制，更更能顯示示出可編編程控制制器是將將傳統(tǒng)的的繼電器器控制技技術與計計算機技技術融為為一體，具具有可靠靠性高、功功能強、應應用靈活活、使用用方便等等的一系系列優(yōu)點點。而可可編程控控制器是是專門為為工業(yè)控控制應用用而設計計的，可可執(zhí)行邏邏輯運算算、順序序控制、定定時、計計數(shù)與算算術操作作。他還還具有豐豐富的輸輸入/輸輸出接口口和較強強的驅動動能力。而而在實際際運用時時，其硬硬件需要要根據(jù)實實際需要要進行選選用配置置，其軟軟件則需需根據(jù)控控制要求求進行設設計編制制。附錄Ⅰ：梯梯形圖參考文獻獻[1]、常常斗南，李李全利，張