PLC步進電動機控制的實現

蘇先棣

摘? 要：隨著社會經濟的快速發展，工業生產對PLC步進電動機的需求量越來越大，很多工業生產都離不開PLC技術，PLC優良的特性，為工業生產帶來了可觀的經濟效益。基于此，筆者對PLC步進電動機的工作原理及特性進行了闡述，對PLC步進電動機控制的實現進行淺析，希望通過該文對PLC步進電動機的相關闡述，以期能給予相關專業人士一定參考，從而促進我國工業生產的蓬勃發展。

關鍵詞：PLC;步進電動機;工業生產

中圖分類號：TM383? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

利用 PLC 可方便地實現對電動機的速度和位置進行控制，從而保證生產工作的順利開展。除此之外，PLC在步進電動機中的具體應用還體現在它能實現對相關設備的調節上，并完成相應的后續工作。現階段，基于 PLC的步進電動機控制應用十分廣泛，并為這些企業帶來了極其可觀的經濟效率。

1 步進電動機的工作原理與特性

步進電動機是利用電脈沖信號對系統進行控制的一種生產設備，信號元素再根據生產參數來控制線位移或角位移，步進電動機是通過電脈沖信號對系統進行操作的一種生產設備，信號元素再根據一定的生產參數轉化為相應的線位移或角位移的執行要塞，根據這些參數，在對步進電動機進行調試。除此之外，控制電機轉動的速度和加速度由脈沖頻率決定，因此調試設備工作速度可從這2個方面入手。簡而言之，在工業生產中使用步進電動機能有效提高產品質量和加快生產效率。

步進電動機的基礎結構決定了其在工作時必須高速運轉，這樣才能使設備突然加載高頻脈沖， 在此過程中，由于速度太快，所以電動機會產生嘯叫或失步; 在休息狀態時也是如此， 當高頻突降到零時， 電動機也會出現一樣的情況。

2 PLC步進電動機控制的實現

當前，由于工業生產的步進電動機普遍跟蹤性能良好，因此它獲得了各個生產領域的青睞。步進電動機的控制主要采用開環數字控制系統的方式，并利用驅動器對其系統進行檢測與控制。

2.1 硬件設計

步進電動機的系統硬件電路主要由系統供電單元、控制電路單元和信號檢測單元組成，其具體的硬件設計如下。

2.1.1 步進電動機驅動電路

驅動設備為步進電動機提供動力。專用的驅動器、功放電路的設計都必須以保護PLC的內部電路為前提，提高電路運行的穩定性，保證步進電動機的正常運行。

2.1.2 步進電動機PLC控制系統I/0接線圖

大部分步進電動機通常設有速度控制的選項，根據生產的相關需求，我們可設計出步進電機的PLC控制系統I/O接線圖（如圖1所示），圖中CP、CW和EN分別表示脈沖信號輸入端子、力向信號輸入端子和使能信號輸入端子。

2.2 軟件設計

系統的軟件設計由直線機構設計、觸摸屏設備組態、PLC控制程序編寫等部分組成，步進電機輸出軸段加上連接微型變速箱，根據生產情況來設置對應PLC程序;再利用專用軟件設定儲蓄功能和按鈕功能;PLC程序通過脈沖信號來控制系統。

2.2.1 基于PLC的步進電動機控制過程

實現步進電動機控制的大致步驟如下：PLC編程輸出控制脈沖，與驅動器保持連接，從而帶動電動PLC轉動。工作人員通過觸摸屏選擇控制方式，設定相關參數，將控制參數轉化為開關量輸入和變量寄存器數值，同時調用PLC內部高速計數器HSCS對輸出脈沖數進行存儲，將信號轉化為位移參數，在儲存器中計算出脈沖輸出的周期;再根據參數關系轉化為相關數據，最后對HSCS計數器進行清零，進入下一個步驟。

2.2.2 控制程序的設計

從系統的程序控制角度出發，為了滿足相關設備的控制要求，步進電動機必須采用RAMP指令設計控制程序，在設備運行時，以此滿足機器在短時間內加速到規定的速度的要求;幾點運行停止時，也按照同樣的加速規則從高速逐漸降至零速而停止運行，以保證步進電動機的穩定運行。

由表1、表2可得斜坡信號和脈沖輸出的相關控制單位，初值與日標寫入數據寄存于D1，D2中，系統啟動后，D3從D1到D2慢慢轉移，經 n次掃描，傳輸完畢。此后，輔助繼電器M8029設置S1，完成指定頻率;S2發生脈沖后，D指定脈沖輸出Y的信號脈沖，其比例為1/2;DPISY（脈沖輸出）完成32位指令。

2.3 步進電動機及驅動

步進電動機是由系統直接操控， 會對步進電動機造成直接影響。此外，在實際操作過程中，還應根據電動機的參數計算所選PLC的脈沖輸出頻率是否滿足步進電動機的要求。總而言之， PLC用于控制脈沖的產生，并按照編程輸出一定數量的方波脈沖，以此達到相關標準要求。此外，控制步進電動機的轉角負責控制伺服機構的進給量;然后再通過編程控制脈沖頻率（伺服機構的進給速度）。步進驅動器主要包括環行脈沖分配器和脈沖放大器2個部分。

3 實驗分析

（1）通過該次探究，不難發現，若將PLC技術引入電氣自動化控制中，可有效提高產品的生產效率以及生產精度，并還能在一定程度上提高電氣設備的智能化水平。除此之外，從控制字體的整體角度出發，PLC技術是依靠“串行”來正常運行。

（2）電氣自動化控制的方式主要分為手動現場控制、自動現場控制等。在閉環控制情況下，PLC則主要負責對調節器進行控制。

（3）在設備的正常運行中，一體化設備和自動化系統的耗能會逐漸增大，因此會對生產效益造成一定影響。根據該文的系統設計研究不難得出，若對PLC技術的運轉順序進行有效控制，能有效解決控制機電設備的能耗問題。

4 結論

PLC控制的步進電動機控制系統將長期應用于數控機床和設備，并滿足了相關工業生產的生產要求與加工精度。簡而言之，在生產設備中融入PLC脈沖控制步進電動機技術，能在一定程度上簡化設備操作步驟，控制產品生產成本。此外，若在系統中加上保護電路及抗干擾措施，還可有效提高系統的穩定性。

參考文獻

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