PLC在步進電機控制中的應用

摘要:本文以PLC作為控制器，給出它與步進驅動器，步進電機的接口電路圖和相應的執行程序，來具體描述PLC在步進電機控制中的應用。

關鍵詞:控制要求 端口接線圖 細分和電流設置 程序設計

中圖分類號: TN11 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)10(b)-0000-00

科技的發展，步進電機在國內的數字控制系統中的應用十分廣泛。本文以PLC作為控制器，給出它與步進驅動器，步進電機的接口電路圖和相應的執行程序，來具體描述PLC在步進電機控制中的應用。如今，許多技工學校都開設了PLC這門課程，故也可以把PLC如何控制步進電機工作作為案例列入到PLC實訓課程中，這樣既能提升PLC課程教學的整體性和系統性，也能增加學生的學習熱情。

1 控制要求

按下啟動按鈕，PLC控制步進電機順時針轉3周，停5秒；再逆時針轉2周，停3秒，如此循環；按下停止按鈕，電機立刻停止（電機軸鎖住）；按下脫機按鈕，電機軸松開。假設選擇的是三相步進電機，步距角為1.2°，工作時設置為4細分，額定電流為1.75A，電機停止時（電機軸鎖住），靜態電流選擇為半流。

2 步進電機、步進驅動器、PLC之間的連接

步進電機是一種將脈沖信號轉換成直線位移或角位移的執行元件。步進電機的輸出位移量與輸入脈沖個數成正比，其速度與脈沖頻率成正比，其轉向與脈沖分配到步進電機的各相繞組的相序有關。故我們可以利用PLC產生相應的脈沖和方向信號，通過步進驅動器來對脈沖、方向信號進行分配和功率放大，再去控制步進電機每相繞組是否得電，以此來控制步進電機的運轉。下圖是具體的端口接線電路圖：

對PLC來說，要Y0端產生脈沖，就是要Y0不斷的導通、截止。當Y0導通時，5V直流電源的正極通過CP+，經過驅動器內部電子電路到CP-，通過R接到Y0，經過PLC輸出端的COM，再回到5V直流電源的負極，這樣就構成了一個回路。這時，驅動器內部得到一個高電頻，我們用“1”表示。當Y0截止時，這時回路不能導通，驅動器內部得到一個低電頻，我們用“0”表示。這樣，驅動器的環形分配器接收到這樣一個脈沖信號，再對脈沖信號進行分配，控制步進電機的每一相繞組依次得電。在這里我們借助了5V的直流電源，來使步進驅動器這邊得到一個脈沖的電流。這個控制電壓一般在DC 5V-24V之間。其中R是限流電阻，一般驅動器的脈沖電流在10MA左右，R值選擇2K左右。反向信號、脫機信號的輸入電路和上述的脈沖信號輸入電路原理相同。

3 細分和電流設置

步進驅動器的DIP開關一共有8個，其中DIP1～DIP4為細分設置；DIP5為靜態電流設置；DIP6～DIP8為輸出電流設置。在步進驅動器的外殼上，一般都會標有DIP的細分、電流設置表格，我們可以根據需要選擇把DIP開關打到ON或OFF的位置。

例如，按我們這個例子的控制要求，可以把DIP1、DIP2設置為OFF，DIP3、DIP4設置為ON，這樣就設置為了4細分；DIP5設置為ON，即設置了靜態電流為半流；DIP6、DIP8設置為ON，DIP7設置為OFF，這樣選擇的輸出電流為1.8A。

上述程序中，應用到了產生脈沖的功能指令PLSY。這條指令有兩個源操作數[S1 S2]和一個目標地址操作數[D]，S1指脈沖的頻率，S2指脈沖的個數。根據控制要求，這個步進電機的步距角為1.2°，則電機轉一圈是360°÷1.2°=300個脈沖，要求4細分，則是300×4=1200個脈沖，正轉3周則是3600個脈沖，反轉2周是2400個脈沖。同時，M8029是特殊的輔助繼電器，它在脈沖產生完畢就會接通，這些在程序中都有所體現。

參考文獻

[1] 可編程序控制器及其應用， 全國中等職業技術學校電工類專業通用教材.