PLC步進電機控制技術

喬穎+周杰

摘要：隨著我國社會科技日益發達，步進電機控制技術也有了很大的改進。而PLC作為一種工業控制計算機的控制裝置，其具有配置靈活、處理速度快、數據處理能力強、網絡技術優越等優點，對步進電機也有很好的控制作用。本文通過對PLC步進電機控制技術的控制方法和應用進行了探究和分析。

關鍵詞：PLC；步進電機；控制技術

中圖分類號：TM383.6 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）07-0017-01

由于微電子和計算機技術的快速發展，社會各個行業中對步進電機的需求量不斷在增加。步進電機在正常工作時一定要用專門的步進電機驅動設備才行，因為步進系統的運行性能與電機自身的性能相關，并且也取決于驅動器性能的優劣。隨著我國電力電子技術的快速發展，步進電機已經可以實現細分驅動，可以將步距角分成多個小步來進行驅動。PLC也是目前廣泛應用的控制裝置工，其可以利用高速脈沖輸出功能以及運動控制功能，來實現對步進電機的控制。

1 步進電機控制技術的工作原理以及特性

1.1 步進電機控制技術的工作原理

步進電機是一種利用電脈沖信號來進行控制，能夠將電脈沖信號轉化為相應的角位移或直線位移的執行體系。步進電機由于受到電脈沖的控制，其轉子的角位移量和速度會嚴格地與輸入脈沖的數量以及頻率成形成正比，從而可以通過控制脈沖數量來控制角位移的數量，進一步達到精確定位的效果。步進電機也能通過對脈沖頻率來控制電機轉動的速度以及加速度，就可以達到實時調速的目的。除此之外，步進電機可以利用改變通電的順序，從而能夠改變電機旋轉的方向。

1.2 步進電機控制技術的特性

由于步進電機的種類十分豐富，根據其結構來分類有：反應式步進電機、永磁式步進電機以及混合式步進電機這三種。而根據步進電機的相數也可以分為三類，分別是：單相、兩相、多相。步進電機的特點也在很多種，比如：（1）步進電機轉子的角位移量與輸入的脈沖量是要嚴格成正比的，并且步進電機在運轉一周后沒有累積誤差，跟隨性是十分良好的。（2）步進電機中有利用脈沖電源進行供電才能正常運行，交流電源和直流電源以及其他的電源都不能使用的。（3）步進電機在運行時會出現振蕩和失步的現象，只有對其控制系統和機械負載采取相應的方法才能控制。（4）步進電機在運行時其動態響應十分敏捷，啟動和停機時非常方便，電機旋轉方向以及轉動的速度也能得到很好的控制。（5）步進電機運行時自身的噪聲和振動會比較大，其帶慣性負載能力也就比較差，因此需要相應的控制技術來進行調節。（6）由于步進電機與其驅動器的電路組成的是開環數字控制系統，這種系統構造簡單，價格也實惠，最主要是非常可靠。

2 PLC步進電機控制技術

2.1 控制原理

由于步進電機的控制和驅動的方法有很多種，其具有無累積誤差以及跟蹤性能好的特點，使得步進電機的控制系統以組成開環式控制終統居多。PLC步進電機控制技術在應用時，其系統硬件部分主要是由控制面板、PLC控制器以及驅動器等組成。控制面板是通過與PLC之間通信來對工作過程進行操作監控，通常是人機交互界面，可以利用計算機或觸摸屏來控制PLC發出脈沖和方向信號，然后再通過驅動器來控制步進電機的運行狀態。步進電機的驅動器在選型時要根據PLC輸出信號的極性來決定。并且為了改善電機的運行性能和控制精度，通常要選擇帶細分功能的驅動器。在利用PLC對步進電機進行控制時，要確保PLC是具有高速脈沖輸出功能。PLC步進電機控制時響應而不失步的最高頻率就是指啟動頻率，而相應的，系統控制信號突然斷掉就是指停止頻率。步進電機的啟動頻率和停止頻率的輸出和轉矩都要與負載的轉動慣量相適應，合理地控制這些數據才能對步進電機進行變速控制。采用PLC來控制步進電機，利用快速計算出控制系統中脈沖量和脈沖頻率的數量，從而就能選擇相應的PLC以及功能。

2.2 程序的創建

PLC步進電機控制技術在應用時要創建相應的程序，通常是按照組態位控模塊、測試位控模塊的操作、創建應用程度以編譯下載程序等步驟進行。要對步進電機的速度和位置進行有效控制，就一定要對EM253位控模塊進行組態或包絡表。而EM253位控模塊是PLC的擴展功能模塊，能夠產生脈沖并運用于對步進電機的速度和位置進行開環控制。在對EM253進行組態時，要根據控制系統的硬件配置和控制要求以及位控向導的組態過程進行創建。組態內容中要包括選擇測量的系統、指定電機運行的速度、設置相應的手動參數以及跳動時間參數等。針對步進電機控制系統的硬件配置，要求對步進電機進行正向和反向的定位控制，也要對其最大和最小的速度以及響應速度進行控制。在利用PLC的擴展功能模塊進行組態后，其大部分參數并不一定是準確的，所以要在調試過程中將參數不斷進行改變，然后得出最佳的參數。在對位控模塊組態和其測試都通過后，就可以根據控制系統的要求來選擇需要的位控子程度，并將其插入應用程度中，在此過程中要將未使用的子程度進行刪除來增加程度容量。在對程序進行編制后，要將其參數進行不斷地調試，選擇最優的參數來進行編譯，最后就可以下載到PLC中，程度也就創建完畢了。

3 結語

綜上所述，步進電機的控制系統大多數都是開環控制系統，在利用PLC的擴展功能模塊來對步進步進電機的速度和位置進行反饋，然后再結合PLC控制技術的高速脈沖計數功能就可以實現對步進電機的閉環控制。隨著如今社會PLC技術的不斷進步，其功能也越來越強，并且指令速度也在逐漸加快。在對步進電機進行控制時應用小型的PLC就能夠完成。PLC步進機控制技術具有操作簡單、運行效率高以及開發周期短等優點，能夠對各種步進電機系統進行控制，也是一種十分有效的步進電機控制方式。

參考文獻

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