plc如何控制步進(jìn)電機(jī)的速度和方向?

plc作為一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有模塊化結(jié)構(gòu)、配置靈活、高速的處理速度、精確的數(shù)據(jù)處理能力、PLC對步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運(yùn)動(dòng)控制功能，即可實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的控制。

對于那些在運(yùn)行過程中移動(dòng)距離和速度均確定的具體設(shè)備，認(rèn)為采用PLC通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)也是一種技術(shù)方案。

步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)：

（1）步進(jìn)電機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一周后沒有累積誤差，具有良好的跟隨性。

（2）由步進(jìn)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器電路組成的開環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)，既非常簡單、廉價(jià)，又非常可靠。同時(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)。

（3）步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。

（4）速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，低速下仍能保證獲得大轉(zhuǎn)矩。

（5）步進(jìn)電機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運(yùn)行，它不能直接使用交流電源和直流電源。

步進(jìn)電機(jī)能響應(yīng)而不失步的最高步進(jìn)頻率稱為“啟動(dòng)頻率”；與此類似，“停止頻率”是指系統(tǒng)控制信號(hào)突然關(guān)斷，步進(jìn)電機(jī)不沖過目標(biāo)位置的最高步進(jìn)頻率。而電機(jī)的啟動(dòng)頻率、停止頻率和輸出轉(zhuǎn)矩都要和負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相適應(yīng)。有了這些數(shù)據(jù)，就能有效地對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行變速控制。

采用PLC控制步進(jìn)電機(jī)，應(yīng)根據(jù)下式計(jì)算系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量、脈沖頻率上限和最大脈沖數(shù)量，進(jìn)而選擇PLC及其相應(yīng)的功能模塊。根據(jù)脈沖頻率可以確定PLC高速脈沖輸出時(shí)需要的頻率，根據(jù)脈沖數(shù)量可以確定PLC的位寬。

脈沖當(dāng)量=（步進(jìn)電機(jī)步距角×螺距）/（360×傳動(dòng)速比）

脈沖頻率上限=（移動(dòng)速度×步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)）/脈沖當(dāng)量

最大脈沖數(shù)量=（移動(dòng)距離×步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)）/脈沖當(dāng)量

脈沖當(dāng)量=（步進(jìn)電機(jī)步距角×螺距）/（360×傳動(dòng)速比）

脈沖頻率上限=（移動(dòng)速度×步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)）/脈沖當(dāng)量

最大脈沖數(shù)量=（移動(dòng)距離×步進(jìn)電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)）/脈沖當(dāng)量

PLC對步進(jìn)電機(jī)的控制首先要確立坐標(biāo)系，可以設(shè)為相對坐標(biāo)系，也可以設(shè)為絕對坐標(biāo)系。坐標(biāo)系的設(shè)置在DM6629字中，00—03位對應(yīng)脈沖輸出0，04—07位對應(yīng)脈沖輸出1。設(shè)置為0時(shí)，為相對坐標(biāo)系；設(shè)置為1時(shí)，為絕對坐標(biāo)系。

采用PLC通過步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了PLC在步進(jìn)電動(dòng)控制中應(yīng)用更加廣泛。例如，在對單雙軸運(yùn)動(dòng)的控制過程中，在控制面板上設(shè)定移動(dòng)距離、速度和方向等參數(shù)。

PLC讀入這些設(shè)定值后，通過運(yùn)算產(chǎn)生脈沖、方向信號(hào)，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，達(dá)到對距離、速度、方向控制的目的。并通過實(shí)測證明系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果具有可靠性、可行性、有效性。

三菱plc控制步進(jìn)電機(jī)程序

·采用絕對位置控制指令(DRVA)，大致闡述FX1S控制步進(jìn)電機(jī)的方法。由于水平有限，本實(shí)例采用非專業(yè)述語論述，請勿引用。
·FX系列PLC單元能同時(shí)輸出兩組100KHZ脈沖，是低成本控制伺服與步進(jìn)電機(jī)的較好選擇！
·PLS+，PLS-為步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的脈沖信號(hào)端子，DIR+，DIR-為步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的方向信號(hào)端子。
·所謂絕對位置控制(DRVA),就是指定要走到距離原點(diǎn)的位置，原點(diǎn)位置數(shù)據(jù)存放于32位寄存器D8140里。當(dāng)機(jī)械位于我們設(shè)定的原點(diǎn)位置時(shí)用程序把D8140的值清零，也就確定了原點(diǎn)的位置。
·實(shí)例動(dòng)作方式：X0閉合動(dòng)作到A點(diǎn)停止，X1閉合動(dòng)作到B點(diǎn)停止，接線圖與動(dòng)作位置示例如左圖(距離用脈沖數(shù)表示)。
·程序如下圖：(此程序只為說明用，實(shí)用需改善。)
·說明：
·在原點(diǎn)時(shí)將D8140的值清零(本程序中沒有做此功能)
·32位寄存器D8140是存放Y0的輸出脈沖數(shù)，正轉(zhuǎn)時(shí)增加，反轉(zhuǎn)時(shí)減少。當(dāng)正轉(zhuǎn)動(dòng)作到A點(diǎn)時(shí)，D8140的值是3000。此時(shí)閉合X1，機(jī)械反轉(zhuǎn)動(dòng)作到B點(diǎn)，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。
·當(dāng)機(jī)械從A點(diǎn)向B點(diǎn)動(dòng)作過程中，X1斷開(如在C點(diǎn)斷開)則D8140的值就是200，此時(shí)再閉合X0，機(jī)械正轉(zhuǎn)動(dòng)作到A點(diǎn)停止。
·當(dāng)機(jī)械停在A點(diǎn)時(shí)，再閉合X0，因?yàn)闄C(jī)械已經(jīng)在距離原點(diǎn)3000的位置上，故而機(jī)械沒有動(dòng)作！

·把程序中的絕對位置指令(DRVA)換成相對位置指令(DRVI)：
·當(dāng)機(jī)械在B點(diǎn)時(shí)(假設(shè)此時(shí)D8140的值是-3000)閉合X0，則機(jī)械正轉(zhuǎn)3000個(gè)脈沖停止，也就是停在了原點(diǎn)。D8140的值為0
·當(dāng)機(jī)械在B點(diǎn)時(shí)(假設(shè)此時(shí)D8140的值是-3000)閉合X1，則機(jī)械反轉(zhuǎn)3000個(gè)脈沖停止，也就是停在了左邊距離B點(diǎn)3000的位置(圖中未畫出)，D8140的值為-6000。  
 
  
·一般兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器端子示意圖：
·FREE+，F(xiàn)REE-：脫機(jī)信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)的沒有脈沖信號(hào)輸入時(shí)具有自鎖功能，也就是鎖住轉(zhuǎn)子不動(dòng)。而當(dāng)有脫機(jī)信號(hào)時(shí)解除自鎖功能，轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)并且不響應(yīng)步進(jìn)脈沖。
·V+，GND：為驅(qū)動(dòng)器直流電源端子，也有交流供電類型。
·A+，A-，B+，B-分別接步進(jìn)電機(jī)的兩相線圈。  

梯形圖程序如下：