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人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

题目：PLC控制步进电机驱动

院系：

时间：2011年5月23日——2011年5月27日

成员：

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人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

PLC控制步进电机驱动

一、步进电机、脉冲与方向信号

步进电机作为一种常用的电气执行元件,广泛应用于自动化控

制领域。步进电机的运转需要配备一个专门的驱动电源,驱动电源

的输出受外部的脉冲信号和方向信号控制。每一个脉冲信号可使步

进机旋转一个固定的角度,这个角度称为步距角。脉冲的数量决定了

旋转的总角度,脉冲的频率决定了旋转的速度。方向信号决定了旋转

的方向。就一个传动速比确定的具体设备而言,无需距离、速度信号

反馈环,只需控制脉冲的数量和频率即可控制设备移动部件的移动

距离和速度;而方向信号可控制移动的方向。因此,对于那些控制精

度要求不是很高的应用场合,用开环方式控制是一种较为简单而又

经济的电气控制技术方案。另外,步进电机的细分运转方式非常实用,

尽管其步距角受到机械制造的限制,不能制作得很小,但可以通过电

机控制的方式使步进电机的运转由原来的每个整步分成m个小步

完成,以提高设备运行的精度和平稳性。控制步进电机电源的脉冲与

方向信号源常用数控系统,但对于一些在运行过程中移动距离和速

度均确定的具体设备,采用PLC(可编程控制器)是一种理想的技术

方案。

二、控制方案

在操作面板上设定移动距离、速度和方向,通过PLC的运算产

生脉冲、方向信号,控制步进电机的驱动电源,达到对距离、速度、

方向控制的目的,操作面板上的位置旋钮控制移动的距离,速度旋钮

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控制移动的速度,方向按钮控制移动的方向,启停按钮控制电机的启

动与停止。在实际系统中,位置与速度往往需要分成几挡,故位置、

速度旋钮可选用波段开关,通过对波段开关的不同跳线进行编码,可

减少操作面板与PLC的连线数量,同时也减少了PLC的输入点数,

节省了成本。一个n刀波段开关的最多挡位可达到2n。在对PLC选

型前,应根据下式计算系统的脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数

量。脉冲当量=步进电机步距角×螺距即：360×传动速比

脉冲频率上限=移动速度×步进电机细分数

最大脉冲数量=移动距离×步进电机细分数

根据脉冲频率可以确定PLC高速脉冲输出时需要的频率,根据

脉冲数量可以确定PLC的位宽。同时,考虑到系统响应的及时性、

可靠性和使用寿命,PLC应选择晶体管输出型。步进电机细分数的选

择以避开电机的共振频率为原则,一般可选择2、5、10、25细分。

编制PLC控制程序时应将传动系统的脉冲当量、反向间隙、步进电