PLC在步進電機控制中的應(yīng)用探究

王愛民

摘? 要：在目前我國的機械領(lǐng)域中，步進電機的應(yīng)用算得上是一個比較先進的技術(shù)。通過對其步進電機元件的應(yīng)用可以對電子的控制達到有效控制，對于PLC的應(yīng)用是比較廣泛普遍的。其最重要的好處就是可以幫助我國的工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)有效控制，而且可以在控制中減少難度，對于結(jié)果最后的精確性實現(xiàn)有著重要的幫助。筆者目前對PLC技術(shù)在我國步進電機中的控制應(yīng)用做簡要的探究，對其效率和質(zhì)量的方法進行簡要的談?wù)?，希望可以給我國的步進電機技術(shù)帶來一定的幫助。

關(guān)鍵詞：PLC? 步進電機控制? 應(yīng)用

目前步進電機已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到我國的工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，而步進電機之所以作為工業(yè)領(lǐng)域中的控制元件，其最重要的因素是因為步進電機可以把信號進行線位移的轉(zhuǎn)移，同時，在進行角位移的轉(zhuǎn)移過程中，步進電機也可以進行相關(guān)的幫助，這就對我國工業(yè)領(lǐng)域事業(yè)的推動起著至關(guān)重要的作用。我國目前步進電機在運行的過程中，正朝著機電一體化進行模式進行轉(zhuǎn)換。雖然在轉(zhuǎn)換的過程中有著一定的難度，但是對于PLC技術(shù)在步進電機的應(yīng)用是當(dāng)前我國工業(yè)領(lǐng)域中的重大難題之一。PLC技術(shù)的起步時間比較晚，在近幾年它的理論才被有關(guān)學(xué)者提出來。但是PLC技術(shù)在我國步進電機的應(yīng)用上所取得的成就卻是顯而易見的。PLC技術(shù)在步進電機整個系統(tǒng)控制中作為一個邏輯控制器的存在。其特點不僅能使得系統(tǒng)在運行過程中更為可靠，而且整體的邏輯性能較為高效，并且在整個系統(tǒng)中所處的體積也比較微小，最關(guān)鍵的是，PLC在進行邏輯控制的時候?qū)τ谀M量的控制要比其他技術(shù)所測出來的數(shù)值要精確很多。所以PLC技術(shù)雖然在我國的起步時間比較晚，但是目前我國的各個工業(yè)領(lǐng)域中，已經(jīng)可以隨處看到PLC的身影。

1? 步進電機的工作原理和特點

1.1 工作原理

步進電機的工作原理是可以把信號進行轉(zhuǎn)移，也可以這么說，步進電機在進行工作中可以作為控制元件來實現(xiàn)它的功能價值。對于電器在運行的過程中，往往會受到在運行過程中的頻率和沖數(shù)的影響，從而改變其數(shù)據(jù)的精確性。而且在運行的過程中，由于精確性的改變，整體的轉(zhuǎn)速和最后的位置會發(fā)生相應(yīng)的改變。所以，如果可以在整個系統(tǒng)運行的過程中，實現(xiàn)對其電氣的控制，就可以對電機的轉(zhuǎn)速和位置達到一定的控制，從而實現(xiàn)最后結(jié)果的精確性。除此之外，步進電機在進行運行的過程中，可以有效地確保利用相關(guān)的電子電路，并且實現(xiàn)對電脈沖信號的及時控制，減少因為在運行過程中脈沖和信號頻率所帶來的影響，實現(xiàn)對電極的高效控制，讓整個步距角可以在運行過程中得到調(diào)整，而對于整個系統(tǒng)的電機位置和轉(zhuǎn)速來說，如果可以更好地確保整個工作的角位移量，就能確保在運行過程中對直流電的控制。另外，對于機器相關(guān)頻率的控制在一定程度上也可以保證脈沖的個數(shù)達到準(zhǔn)確。對于目標(biāo)的定位在一定程度上可以幫助電機實現(xiàn)更快更高的效率?？偠灾?，步進電機的工作原理可以理解為在對于步距角的控制下，使得兩個脈沖頻率達到一定的頻度，從而實現(xiàn)目標(biāo)的定位。

1.2 特點

步進電機在整個運行過程中，會因為脈沖信號的改變而使得整個角位移和線位移實現(xiàn)變化。因此，在這種模式下，脈沖量會隨著角位移的角度變化而改變，步進電機在整個機器控制系統(tǒng)中，主要扮演控制的角色，而對于控制的應(yīng)用，主要是因為步進電機可以和驅(qū)動器進行相連，這兩個機器形成的一個較為簡單的系統(tǒng)——電機開環(huán)控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以在一定程度下對脈沖信號和脈沖頻率進行控制，而且控制操作起來比較簡單方便，其系統(tǒng)的控制性能也比較優(yōu)越，而且這個系統(tǒng)最為重要的特點就是整個系統(tǒng)的造價成本比較低，所以這個系統(tǒng)在我國工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用上比較普遍。與此同時，之所以電機開環(huán)控制系統(tǒng)在我國應(yīng)用那么廣還因為其可以進行反饋控制，可以對角度進行及時閉環(huán)。而對整個系統(tǒng)而言，如果要想進行開環(huán)，不僅天氣狀況可以作為一部分，而且在進行操作的時候，整個環(huán)節(jié)都比較簡單且迅速。

步進電機在之前使用的過程中，不能及時地將得到的脈沖信號進行角位移和線位移的轉(zhuǎn)移，但是隨著近幾年的不斷改革和升級，就現(xiàn)在而言，只要脈沖信號出現(xiàn)，就可以利用相關(guān)的控制系統(tǒng)對信號進行轉(zhuǎn)移，并且還可以對其速度進行調(diào)節(jié)。對整個步進電機控制的來源主要是脈沖信號，只要擁有脈沖信號，步進電機就可以在一定程度上實現(xiàn)運轉(zhuǎn)操作。而脈沖電源的應(yīng)用可以在一定程度上保證系統(tǒng)的精確性?？傮w來說，在對其步進電機進行運用的時候，如果信號發(fā)生波動，則會為最后的結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差，這是現(xiàn)在我國步進電機技術(shù)應(yīng)該要解決的問題之一，同時，該技術(shù)還用一個不足電就是噪聲和振動比較大，尤其是在步進電機發(fā)生失步的情況下，產(chǎn)生噪音和振動的幅度會更大。

2? 步進電機的控制特點

步進電機的控制方法有很多種，在我國比較常見的方法主要分為對步進電機進行單片機控制和工控機控制，同時，普通集成電路控制在步進電機控制中也比較常見。我國對于步進電機的控制主要是分為這3種控制方法。對于這3種控制方法，每個方法都有自身的優(yōu)點和不足。在進行開環(huán)控制的時候，如果要想達到硬件的完美結(jié)合，就需要應(yīng)用單片機控制，因為這種控制方法可以確保在運行過程中不會出現(xiàn)誤差，確保數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。而工控機控制方法比較適應(yīng)于那些比較先進的電機，比如說運用到PLC通信技術(shù)和對用戶進行控制電機。對于普通集成電路電機來說，主要的特點是可以讓整個操作過程變得更加優(yōu)化，可以進一步升級面板操作，進一步控制步進電機的面板操作。

我國目前引進的PLC技術(shù)在電機中的應(yīng)用，主要在硬件配置上遵守以下幾個原則。

2.1 步進電機

為了使得步進電機可以在運行控制中達到基本的控制效果，首先，就應(yīng)該要求步進電機本身滿足需求，無論是在質(zhì)量上還是在電機的操作性能上，都要確保它的高效性和精準(zhǔn)性。其次，在選擇電機方面，一定要對電機的負載大小和精確度進行嚴格的把控和精確的了解。并且對電機的靜力距和電流進行分析確定，從而保證電機的型號可以滿足操作水準(zhǔn)。

2.2 驅(qū)動器

步進電機的開環(huán)控制系統(tǒng)里面主要在對步進電機進行控制時，步進電機與驅(qū)動器共同構(gòu)成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)，因此驅(qū)動器的選擇是至關(guān)重要的，在選擇之前，必須要根據(jù)電機的型號、相數(shù)和電流的大小決定合適的驅(qū)動器型號，并根據(jù)PLC的輸出信號極性，確定驅(qū)動器的輸入信號。如果要想提高對步進電機的控制精確度以及步進電機的運行性能，就需要對驅(qū)動器的性能和參數(shù)進行嚴謹?shù)倪x對具體的參數(shù)進行控制，對其功能還要進行細分，從細節(jié)處出發(fā)，切實提高電機的精度。

2.3 軟啟動技術(shù)

對于軟啟動技術(shù)的原理，主要是通過控制電流的模式來帶動整個機器的工作運行，在啟動電動機或電源時，將軟起動器串聯(lián)在二者之間，然后利用電路系統(tǒng)中的晶閘管，在電路回路系統(tǒng)中的單片機進行脈沖觸發(fā)角的調(diào)節(jié)，進而改變脈沖導(dǎo)通角，從而對電動機的轉(zhuǎn)矩進行改變。 軟啟動技術(shù)在應(yīng)用的過程中具有靈活方便的優(yōu)點，在啟動時能夠通過與相關(guān)技術(shù)的結(jié)合，對于不同的設(shè)備采用不同 的軟啟動方式，使得設(shè)備的軟件啟動方式能夠最大限度的保 證設(shè)備的運行參數(shù)，同時還可以避免對設(shè)備造成損壞，最終實現(xiàn)設(shè)備的平穩(wěn)啟動。PLC技術(shù)在對其應(yīng)用的時候，主要分為斜坡升壓軟啟動和斜坡恒流軟啟動兩種方式，斜坡升壓軟這種啟動方式不具備進行電流閉環(huán)控制的條件，在啟動時，可以利用PLC對其的斜率進行調(diào)整，以達到控制啟動的目的，這種控制方法在應(yīng)用的過程中，而對于斜坡恒流軟啟動方式，主要是通過斜坡的信號是與PLC的功能有直接關(guān)系，二者的有斜坡恒流軟啟動在啟動時，控制器能夠通過緩慢增加電流的方式，直至電流達到最高值，然后完成啟動，只有保證在機器在運行過程中的電流達到最大值，才能確保工作的效率。由于在該過程中，電流會呈現(xiàn)出斜坡的曲線形狀，所以被稱為斜坡恒流軟啟動。在啟動 的過程中，PLC能夠?qū)﹄娏鞯淖兓俣冗M行調(diào)節(jié)，也就是調(diào)節(jié)曲線的速率，同時參考電動機的實際負載，保證電機的有效啟動，而啟動速度是與電流的上升速率呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。這兩種模式是當(dāng)前PLC技術(shù)應(yīng)用最廣的，也是效率值最高的。

3? 步進電機在工業(yè)中的應(yīng)用

步進電機主要的應(yīng)用是在電子元件中得到配置，步進電機在電子元件中以執(zhí)行元件的角色執(zhí)行其功能，在機電一體化的工程中步進電機扮演了一項重要的角色，為其實現(xiàn)目標(biāo)的準(zhǔn)確性起著至關(guān)重要的作用。其次，步進電機還應(yīng)用在我們?nèi)粘５募译姰a(chǎn)品當(dāng)中執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，比如說我們?nèi)粘Ｓ玫拇蛴C、錄像器和雨刷等。除此之外，在我國工業(yè)領(lǐng)域中，對于步進電機的應(yīng)用也比較廣泛，為了能達到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，對于脈沖個數(shù)的控制也進行了相關(guān)的改革，并且對于角度的轉(zhuǎn)換在近幾年的應(yīng)用中也控制了誤差。步進電機對于頻率的控制也可以讓其設(shè)備進行轉(zhuǎn)動和加速，從而使得在數(shù)據(jù)出差的情況下可以實現(xiàn)任意更換的情況。

4? 結(jié)語

在如今的工業(yè)化時代，要想機械設(shè)備能夠得到高效率合理的運用，就必須加大對新技術(shù)的引進。在對步進電機進行應(yīng)用的時候，除了要對其控制進行嚴格把控，還要對相關(guān)的技術(shù)人員按時進行培訓(xùn)，從而讓他們可以更好地掌握目前的先進技術(shù)，便于PLC技術(shù)在步進電機中的進一步應(yīng)用。

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