基于PLC的步進電機綜合控制

摘要：PLC廣泛應用于邏輯控制、順序控制等工業現場中。步進電機是數字控制系統中常用的執行元件，能將電脈沖信號轉換成相應的角位移。本文設計的步進電機綜合控制系統以CPU226為主機，采用子程序實現步進電機轉向控制，采用中斷實現步進電機速度控制。

關鍵詞：步進電機 PLC 轉向控制 速度控制

0 引言

可編程序控制器（PLC）是以自動控制技術、微計算機技術和通信技術為基礎發展起來的新一代工業控制裝置[1]。PLC廣泛應用于邏輯控制、順序控制等工業現場中。步進電機是將電脈沖信號轉換成相應的角位移的執行元件，每當輸入一個電脈沖時，它便轉過一個固定的角度，脈沖持續的輸入，電機便不停轉動，它是數字控制系統中常用的執行元件[2]。本文采用西門公司S7-200中的CPU226為主機，利用子程序調用形式實現步進電機正轉和反轉運行控制，利用定時中斷方式實現步進電機中速和高速運行控制。

1 控制要求

閉合控制開關后，步進電機先低速（脈沖周期為2s）正轉運行，0.5min后步進電機自動實現中速（脈沖周期為1s）運行，再過0.5min后步進電機自動實現高速（脈沖周期為0.5s）運行；步進電機在運行期間可隨時進行正轉和反轉轉向切換，任意時刻斷開控制開關后步進電機立即停止。

2 步進電機工作原理

步進電機按照控制繞組的數量可分為兩相步進電機、三相步進電機、四相步進電機、五相步進電機和六相步進電機等，本文以常用的四相步進電機為例介紹步進電機的轉向和速度控制。四相步進電機各相分別為A、B、C、D，可采用單相勵磁方式，即每種狀態只有一相勵磁，各相循環勵磁，只要改變勵磁順序，即可改變步進電機轉向。其正轉勵磁順序為：A→B→C→D→A；反轉勵磁順序為：D→C→B→A→D。步進電機的速度主要取決于脈沖頻率，其角速度與頻率成正比，因此只要控制脈沖頻率即可獲得所需速度。

3 I/O資源分配

根據步進電機綜合控制系統要求，系統的輸入信號需要1個控制開關實現步進電機的啟動/停止控制，需要2個按鈕實現步進電機正轉和反轉控制；輸出信號需要4個輸出繼電器分別控制步進電機的四相繞組，步進電機綜合控制I/O分配表如表1所示。

4 梯形圖設計

根據控制要求，步進電機控制程序梯形圖由主程序、子程序和中斷程序組成，其中主程序實現系統初始化、步進電機低速正轉控制，子程序實現步進電機正轉和反轉控制，中斷程序實現步進電機中速和高速控制，其主程序梯形圖如圖1所示、子程序梯形圖如圖2所示、中斷程序梯形圖如圖3所示：

參考文獻：

[1]郝敏釵，李英輝，馬寶秋，曲昀卿.PLC控制系統設計與實踐項目教程[M].北京：國防工業出版社，2013.

[2]王海波，吳曉光，李沛，余祎琴.基于AT89S52單片機步進電機控制系統設計[J].機電產品開發與創新，2009(22)：161-162.

[3]陳果.PLC控制步進電機分度的設計與實現[J].伺服控制，

2010(02).

作者簡介：

李英輝(1979-)，男，河北石家莊人，碩士，石家莊職業技術學院講師，研究方向：電氣控制。

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摘要：PLC廣泛應用于邏輯控制、順序控制等工業現場中。步進電機是數字控制系統中常用的執行元件，能將電脈沖信號轉換成相應的角位移。本文設計的步進電機綜合控制系統以CPU226為主機，采用子程序實現步進電機轉向控制，采用中斷實現步進電機速度控制。

關鍵詞：步進電機 PLC 轉向控制 速度控制

0 引言

可編程序控制器（PLC）是以自動控制技術、微計算機技術和通信技術為基礎發展起來的新一代工業控制裝置[1]。PLC廣泛應用于邏輯控制、順序控制等工業現場中。步進電機是將電脈沖信號轉換成相應的角位移的執行元件，每當輸入一個電脈沖時，它便轉過一個固定的角度，脈沖持續的輸入，電機便不停轉動，它是數字控制系統中常用的執行元件[2]。本文采用西門公司S7-200中的CPU226為主機，利用子程序調用形式實現步進電機正轉和反轉運行控制，利用定時中斷方式實現步進電機中速和高速運行控制。

1 控制要求

閉合控制開關后，步進電機先低速（脈沖周期為2s）正轉運行，0.5min后步進電機自動實現中速（脈沖周期為1s）運行，再過0.5min后步進電機自動實現高速（脈沖周期為0.5s）運行；步進電機在運行期間可隨時進行正轉和反轉轉向切換，任意時刻斷開控制開關后步進電機立即停止。

2 步進電機工作原理

步進電機按照控制繞組的數量可分為兩相步進電機、三相步進電機、四相步進電機、五相步進電機和六相步進電機等，本文以常用的四相步進電機為例介紹步進電機的轉向和速度控制。四相步進電機各相分別為A、B、C、D，可采用單相勵磁方式，即每種狀態只有一相勵磁，各相循環勵磁，只要改變勵磁順序，即可改變步進電機轉向。其正轉勵磁順序為：A→B→C→D→A；反轉勵磁順序為：D→C→B→A→D。步進電機的速度主要取決于脈沖頻率，其角速度與頻率成正比，因此只要控制脈沖頻率即可獲得所需速度。

3 I/O資源分配

根據步進電機綜合控制系統要求，系統的輸入信號需要1個控制開關實現步進電機的啟動/停止控制，需要2個按鈕實現步進電機正轉和反轉控制；輸出信號需要4個輸出繼電器分別控制步進電機的四相繞組，步進電機綜合控制I/O分配表如表1所示。

4 梯形圖設計

根據控制要求，步進電機控制程序梯形圖由主程序、子程序和中斷程序組成，其中主程序實現系統初始化、步進電機低速正轉控制，子程序實現步進電機正轉和反轉控制，中斷程序實現步進電機中速和高速控制，其主程序梯形圖如圖1所示、子程序梯形圖如圖2所示、中斷程序梯形圖如圖3所示：

參考文獻：

[1]郝敏釵，李英輝，馬寶秋，曲昀卿.PLC控制系統設計與實踐項目教程[M].北京：國防工業出版社，2013.

[2]王海波，吳曉光，李沛，余祎琴.基于AT89S52單片機步進電機控制系統設計[J].機電產品開發與創新，2009(22)：161-162.

[3]陳果.PLC控制步進電機分度的設計與實現[J].伺服控制，

2010(02).

作者簡介：

李英輝(1979-)，男，河北石家莊人，碩士，石家莊職業技術學院講師，研究方向：電氣控制。

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摘要：PLC廣泛應用于邏輯控制、順序控制等工業現場中。步進電機是數字控制系統中常用的執行元件，能將電脈沖信號轉換成相應的角位移。本文設計的步進電機綜合控制系統以CPU226為主機，采用子程序實現步進電機轉向控制，采用中斷實現步進電機速度控制。

關鍵詞：步進電機 PLC 轉向控制 速度控制

0 引言

可編程序控制器（PLC）是以自動控制技術、微計算機技術和通信技術為基礎發展起來的新一代工業控制裝置[1]。PLC廣泛應用于邏輯控制、順序控制等工業現場中。步進電機是將電脈沖信號轉換成相應的角位移的執行元件，每當輸入一個電脈沖時，它便轉過一個固定的角度，脈沖持續的輸入，電機便不停轉動，它是數字控制系統中常用的執行元件[2]。本文采用西門公司S7-200中的CPU226為主機，利用子程序調用形式實現步進電機正轉和反轉運行控制，利用定時中斷方式實現步進電機中速和高速運行控制。

1 控制要求

閉合控制開關后，步進電機先低速（脈沖周期為2s）正轉運行，0.5min后步進電機自動實現中速（脈沖周期為1s）運行，再過0.5min后步進電機自動實現高速（脈沖周期為0.5s）運行；步進電機在運行期間可隨時進行正轉和反轉轉向切換，任意時刻斷開控制開關后步進電機立即停止。

2 步進電機工作原理

步進電機按照控制繞組的數量可分為兩相步進電機、三相步進電機、四相步進電機、五相步進電機和六相步進電機等，本文以常用的四相步進電機為例介紹步進電機的轉向和速度控制。四相步進電機各相分別為A、B、C、D，可采用單相勵磁方式，即每種狀態只有一相勵磁，各相循環勵磁，只要改變勵磁順序，即可改變步進電機轉向。其正轉勵磁順序為：A→B→C→D→A；反轉勵磁順序為：D→C→B→A→D。步進電機的速度主要取決于脈沖頻率，其角速度與頻率成正比，因此只要控制脈沖頻率即可獲得所需速度。

3 I/O資源分配

根據步進電機綜合控制系統要求，系統的輸入信號需要1個控制開關實現步進電機的啟動/停止控制，需要2個按鈕實現步進電機正轉和反轉控制；輸出信號需要4個輸出繼電器分別控制步進電機的四相繞組，步進電機綜合控制I/O分配表如表1所示。

4 梯形圖設計

根據控制要求，步進電機控制程序梯形圖由主程序、子程序和中斷程序組成，其中主程序實現系統初始化、步進電機低速正轉控制，子程序實現步進電機正轉和反轉控制，中斷程序實現步進電機中速和高速控制，其主程序梯形圖如圖1所示、子程序梯形圖如圖2所示、中斷程序梯形圖如圖3所示：

參考文獻：

[1]郝敏釵，李英輝，馬寶秋，曲昀卿.PLC控制系統設計與實踐項目教程[M].北京：國防工業出版社，2013.

[2]王海波，吳曉光，李沛，余祎琴.基于AT89S52單片機步進電機控制系統設計[J].機電產品開發與創新，2009(22)：161-162.

[3]陳果.PLC控制步進電機分度的設計與實現[J].伺服控制，

2010(02).

作者簡介：

李英輝(1979-)，男，河北石家莊人，碩士，石家莊職業技術學院講師，研究方向：電氣控制。

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