喬穎+周杰

摘要：隨著我國社會科技日益發(fā)達，步進電機控制技術(shù)也有了很大的改進。而PLC作為一種工業(yè)控制計算機的控制裝置，其具有配置靈活、處理速度快、數(shù)據(jù)處理能力強、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)越等優(yōu)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(shù)的控制方法和應(yīng)用進行了探究和分析。

關(guān)鍵詞：PLC；步進電機；控制技術(shù)

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

由于微電子和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，社會各個行業(yè)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(qū)動設(shè)備才行，因為步進系統(tǒng)的運行性能與電機自身的性能相關(guān)，并且也取決于驅(qū)動器性能的優(yōu)劣。隨著我國電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，步進電機已經(jīng)可以實現(xiàn)細分驅(qū)動，可以將步距角分成多個小步來進行驅(qū)動。PLC也是目前廣泛應(yīng)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(xiàn)對步進電機的控制。

1 步進電機控制技術(shù)的工作原理以及特性

1.1 步進電機控制技術(shù)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?qū)㈦娒}沖信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的角位移或直線位移的執(zhí)行體系。步進電機由于受到電脈沖的控制，其轉(zhuǎn)子的角位移量和速度會嚴(yán)格地與輸入脈沖的數(shù)量以及頻率成形成正比，從而可以通過控制脈沖數(shù)量來控制角位移的數(shù)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(zhuǎn)動的速度以及加速度，就可以達到實時調(diào)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(zhuǎn)的方向。

1.2 步進電機控制技術(shù)的特性

由于步進電機的種類十分豐富，根據(jù)其結(jié)構(gòu)來分類有：反應(yīng)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(jù)步進電機的相數(shù)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(zhuǎn)子的角位移量與輸入的脈沖量是要嚴(yán)格成正比的，并且步進電機在運轉(zhuǎn)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(xiàn)振蕩和失步的現(xiàn)象，只有對其控制系統(tǒng)和機械負載采取相應(yīng)的方法才能控制。（4）步進電機在運行時其動態(tài)響應(yīng)十分敏捷，啟動和停機時非常方便，電機旋轉(zhuǎn)方向以及轉(zhuǎn)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(yīng)的控制技術(shù)來進行調(diào)節(jié)。（6）由于步進電機與其驅(qū)動器的電路組成的是開環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)構(gòu)造簡單，價格也實惠，最主要是非?？煽俊?/p>

2 PLC步進電機控制技術(shù)

2.1 控制原理

由于步進電機的控制和驅(qū)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(tǒng)以組成開環(huán)式控制終統(tǒng)居多。PLC步進電機控制技術(shù)在應(yīng)用時，其系統(tǒng)硬件部分主要是由控制面板、PLC控制器以及驅(qū)動器等組成?？刂泼姘迨峭ㄟ^與PLC之間通信來對工作過程進行操作監(jiān)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(fā)出脈沖和方向信號，然后再通過驅(qū)動器來控制步進電機的運行狀態(tài)。步進電機的驅(qū)動器在選型時要根據(jù)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(qū)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(yīng)而不失步的最高頻率就是指啟動頻率，而相應(yīng)的，系統(tǒng)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(zhuǎn)矩都要與負載的轉(zhuǎn)動慣量相適應(yīng)，合理地控制這些數(shù)據(jù)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(tǒng)中脈沖量和脈沖頻率的數(shù)量，從而就能選擇相應(yīng)的PLC以及功能。

2.2 程序的創(chuàng)建

PLC步進電機控制技術(shù)在應(yīng)用時要創(chuàng)建相應(yīng)的程序，通常是按照組態(tài)位控模塊、測試位控模塊的操作、創(chuàng)建應(yīng)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(tài)或包絡(luò)表。而EM253位控模塊是PLC的擴展功能模塊，能夠產(chǎn)生脈沖并運用于對步進電機的速度和位置進行開環(huán)控制。在對EM253進行組態(tài)時，要根據(jù)控制系統(tǒng)的硬件配置和控制要求以及位控向?qū)У慕M態(tài)過程進行創(chuàng)建。組態(tài)內(nèi)容中要包括選擇測量的系統(tǒng)、指定電機運行的速度、設(shè)置相應(yīng)的手動參數(shù)以及跳動時間參數(shù)等。針對步進電機控制系統(tǒng)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(yīng)速度進行控制。在利用PLC的擴展功能模塊進行組態(tài)后，其大部分參數(shù)并不一定是準(zhǔn)確的，所以要在調(diào)試過程中將參數(shù)不斷進行改變，然后得出最佳的參數(shù)。在對位控模塊組態(tài)和其測試都通過后，就可以根據(jù)控制系統(tǒng)的要求來選擇需要的位控子程度，并將其插入應(yīng)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(shù)進行不斷地調(diào)試，選擇最優(yōu)的參數(shù)來進行編譯，最后就可以下載到PLC中，程度也就創(chuàng)建完畢了。

3 結(jié)語

綜上所述，步進電機的控制系統(tǒng)大多數(shù)都是開環(huán)控制系統(tǒng)，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(jié)合PLC控制技術(shù)的高速脈沖計數(shù)功能就可以實現(xiàn)對步進電機的閉環(huán)控制。隨著如今社會PLC技術(shù)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(yīng)用小型的PLC就能夠完成。PLC步進機控制技術(shù)具有操作簡單、運行效率高以及開發(fā)周期短等優(yōu)點，能夠?qū)Ω鞣N步進電機系統(tǒng)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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