plc直接控制步进电机实例，用PLC实现步进电机的直接控制

很多朋友对plc直接控制步进电机实例，用PLC实现步进电机的直接控制不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

步进电机可编程控制器的直接控制可以显著降低组合机床自动生产线控制系统的成本。介绍了PLC控制步进电机驱动数控滑台的方法、伺服控制、驱动和接口，以及PLC控制步进电机的软件逻辑。1概述

在组合机床自动线中，一般根据不同的加工精度要求设置三种滑台(1)液压滑台用于切削量大、加工精度要求低的粗加工工序；(2)机械滑台，用于切削量适中，有一定加工精度要求的半精加工工艺；(3)精加工采用数控滑台，切削量小，加工精度高。

可编程控制器(PLC)因其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程容易、体积小、维护工作量少、现场接口安装方便等优点，在工业自动控制中得到广泛应用。特别是在组合机床自动生产线的控制和数控机床的S、T、M功能的控制中，显示了其优异的性能。

将PLC控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制，可以省去本单元的数控系统，降低本单元控制系统成本70~90%，甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口和1KB内存。特别是在大型自动线中，控制系统的成本可以显著降低。

2 PLC控制的数控滑台结构通用组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。PLC控制的数控滑台由可编程控制器、循环脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构组成，如图1所示。图1

伺服驱动机构中的齿轮Z1、Z2应采取消隙措施，以避免产生反向死区或降低加工精度。丝杠传动副应根据机组的加工精度要求确定是否选择滚珠丝杠副。使用滚珠丝杠副具有传动效率高、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长等优点，但价格昂贵且不能自锁。3数控滑台的PLC控制方法数控滑台的控制因素主要有三个：3.1行程控制。

液压滑台和机械滑台的行程控制一般是通过位置或压力传感器(行程开关/死挡铁)来实现的；数控滑台的行程由数字控制实现。根据数控滑台的结构，滑台的行程与步进电机的总转角成正比，因此只需控制步进电机的总转角。根据步进电机的工作原理和特点，步进电机的总转角与输入控制脉冲数成正比。因此，PLC输出的脉冲数可以根据伺服机构的位移来确定：

n=DL/D中DL——伺服机构的位移(mm)1、d——伺服机构的脉冲当量(mm/pulse)3.2进给速度控制伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速，步进电机的转速取决于输入脉冲频率；因此，根据该工艺要求的进给速度，可以确定其PLC输出的脉冲频率：f=Vf/60d(Hz)(2)Vf ——伺服机构的进给速度(mm/min)3.3进给方向控制。

进给方向控制是步进电机的转向控制。通过改变步进电机各绕组的通电顺序，可以改变步进电机的转向；比如三相步进电机的通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A…时，步进电机正转；当绕组按照A-AC-C-CB-B-BA-A的顺序通电时.步进电机反向旋转。所以可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件圆形分配器的输出顺序来实现，也可以通过编程改变输出脉冲顺序来改变步进电机绕组的通电顺序来实现。

4 PLC软件控制逻辑

根据滑台的PLC控制方法，要相应地控制步进电机的输入脉冲总数和脉冲频率。为此，在控制软件上设置了脉冲数和脉冲频率可控的脉冲信号发生器；对于低频的控制脉冲，可以使用PLC中的定时器，如图2所示。脉冲频率可以由定时器的定时常数来控制，并且脉冲计数器C10可以被设置用于脉冲的总数。

当脉冲数达到设定值时，计数器C10切断脉冲发生器的回路，从而停止工作。当没有脉冲输入时，伺服机构的步进电机停止运行，伺服执行机构定位。当伺服执行机构的位移速度较高时，可使用PLC中的高速脉冲发生器。不同PLC的高速脉冲频率可达40006000hz。对于自动线上的一般伺服机构，其速度完全可以满足。

图25伺服控制、驱动和接口5.1步进电机控制系统的组成步进电机的控制系统由可编程控制器、环形脉冲分配器和步进电机功率驱动器组成，其结构如图1所示。

控制系统中PLC用来产生控制脉冲；通过PLC编程输出一定数量的方波脉冲，控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量；同时通过编程控制脉冲频率——既伺服机构的进给速度；环行脉冲分配器将可编程控制器输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。PLC控制的步进电机可以采用软件环行分配器，也可以采用如图1所示的硬件环行分配器。

采用软环占用的PLC资源较多，特别是步进电机绕组相数M4时，对于大型生产线应该予以充分考虑。采用硬件环行分配器，虽然硬件结构稍微复杂些，但可以节省占用PLC的I/O口点数，目前市场有多种专用芯片可以选用。步进电机功率驱动器将PLC输出的控制脉冲放大到几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力。

一般PLC的输出接口具有一定的驱动能力，而通常的晶体管直流输出接口的负载能力仅为十几~几十伏特、几十~几百毫安。但对于功率步进电机则要求几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力，因此应该采用驱动器对输出脉冲进行放大。

5.2可编程控制器的接口

如伺服机构采用硬件环行分配器，则占用PLC的I/O口点数少于5点，一般仅为3点。其中I口占用一点，作为启动控制信号；O口占用2点，一点作为PLC的脉冲输出接口，接至伺服系统硬环的时钟脉冲输入端，另一点作为步进电机转向控制信号，接至硬环的相序分配控制端，如图3所示；伺服系统采用软件环行分配器时，其接口如图4。

6应用实例与结论

将PLC控制的开环伺服机构用于某大型生产线的数控滑台，每个滑台仅占用4个I/O接口，节省了CNC控制系统，其脉冲当量为0.01~0.05mm,进给速度为Vf=3~15m/min,完全满足工艺要求和加工精度要求。

审核汤梓红

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