ＰＬＣ在步进电机控制中的应用研究

摘 要：用PLC来控制步进电机可以把两者的优点结合起来。成为机电控制领域的一个趋势。对目前PLC对步进电机的控制方式进行了总结和探讨。

关键词：PLC；步进电机；控制

1 对步进电机控制的典型应用

步进电机需要一个控制器来使其绕组按适当的顺序励磁而实现转动，就必须有一个脉冲信号源。典型的步进电机控制系统如图1所示。

变频信号源是一个脉冲频率由几赫到几十千赫可连续变化的信号发生器，它为冲分配器则根据方向控制信号把脉冲信号按一定的逻辑关系加到脉冲放大器上进行放大，以驱动步进电机的转动。在这种控制方案中，控制步进电机运转的时序脉冲完全由硬件产生，对于不同相数的步进电机及同一型号电机的不同控制方式需要不同的逻辑部件。所以通用性差，成本高。

步进电机的另一种典型应用如图2所示。

图2中，输入信号是由伺服系统中的传感器产生的。指令脉冲控制器决定于具体的伺服控制过程。可采用专用逻辑电路，目前多用单片徽型计算机及接口电路组成。环形分配器是将输入的单一脉冲串按工作方式和转向分别依次向连接到步进电机各相绕组的功率放大器分配脉冲，以便形成旋转磁场。环形脉冲分配器多采用专用集成电路如CH250等构成。由此形成的各相微弱信号经各相的功率放大器放大，产生足够的电磁转矩使电动机旋转。图中各部分的设计、造型、连接往往要求控制系统的设计者花费大量的精力和劳动。接口信号的匹配以及元器件的质量等对整个系统的可靠性影响很大。

2 用PLC直接控制步进电机的方法

本文提出一种用可编程序控制器(PLC)直接控制步进电机的方法，如图3所示。

这条技术线路的优点是：大大减少系统设计的工作量，不存在各部分接口信号的匹配问题，提高系统的可靠性。整个控制系统由PLC和步进电机组成。作为一种这条技术线路的优点是：大大减少系统设计的工作量，不存在各部分接口信号的匹配问题，提高系统的可靠性。整个控制系统由PLC和步进电机组成。作为一种越来越强。不仅仅可用于开关逻辑控制，还可用于闭环过程控制，并可与其它计算机组成多级控制系统。有了PLC的强大功能的支持，各种不同控制系统的不同指令脉冲控制器的任务均可用PLC的不同控制程序来完成。

对于环形脉冲分配器和功率放大器的功能则对PLC提出两个特性要求。一是在此应用的PLC最好是具有实时刷新功能的PLC，使输出信号的频率可以达到数千赫兹或更高。其目的是使环形脉冲分配能有较高的分配速度，充分利用步进电机的速度响应能力，提高整个系统的快速性。二是PLC本身的输出口应该采用大功率晶体管，以满足步进电机各相绕组数十伏脉冲电压、数安培脉冲电流的驱动要求。应该指出的是采用继电器或可控硅做输出端口的PLC，既使软件环形脉冲分配能达到调整要求，但由于输出端口器件难以高速导通和判断直流电源，不能向步进电机各相绕组提供驱动脉冲电流，故不能用于步进电机的PLC直接控制。应该注意的是，当PLC的输出为晶体管时，阻断状态也有漏电流通过，为了避免对负载的影响，可并联电阻R，把漏电流I减小为I₁，如图4所示：

3 总结

通过PLC控制步进电机的运行状态而实现的。它以软件控制代替硬件控制，具有很大的灵活性，与单片机控制相比，它的集中采样、集中输出方式增强了其抗干扰能力，使之更适于工业环境。

参考文献

[1]于庆广.可编程控制器原理及系统设计[M].北京：清华大学出版社.

[2]刘启新.电机与拖动基础(第二版)[M].北京：中国电力出版社.