步进电机的PLC控制方法

摘 要

步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点,所以常用作工业过程控制及仪器仪表，使用PLC可编程控制器实现步进电动机驱动，可使步进电动机的抗干扰能力强，可靠性高，同时，由于实现了模块化结构，是系统结构十分灵活，而且编程语言简短易学，便于掌握，可以进行在线修改，柔性好，体积小，维修方便。

本设计是利用PLC做进电动机的控制核心，用按钮开关的通断来实现对步进电机正,反转控制，而且正，反转切换无须经过停车步骤。其次可以通过对按钮的控制来实现对高，低速度的控制。充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计最重要的一条原则。本设计更加便于实现对步进电机的制动化控制。其主要内容如下：

1了解PLC控制步进电机的工作原理

2掌握PLC的硬件构成，完成硬件选型

3设计PLC的控制系统

4用STEP 7完成PLC的编程

关键词：步进电机；PLC控制；电机正反转；高低速控制

Abstract

Stepper motor has a quick starts and stops, precision stepping and positioning features,

commonly used for industrial process control and instrumentation, PLC programmable controller

stepper motor drive can stepper motor anti-interference ability, high reliability, at the same time,

due to the modular structure, the system structure is very flexible, and programming languages

brief to learn, easy to master, can be modified online, good flexibility, small size, easy

第 1 章 PLC控制步进电机正反转实验

1.1 实验目的

1、 了解PLC的理论与原理； 2、 掌握PLC编程与操作方法。 3、 了解接近传感器的使用方法 1.2 实验设备

1、 三菱PLC编程电缆及安装好三菱编程软件的计算机一台； 2、 模块化柔性制造系统一套。 1.3 实验原理

料库旋转台是依靠步进电机控制的，高精度旋转模块。依靠PLC 自身含有的脉冲单元，发出驱动脉冲给步进电机驱动器。驱动器接收到该脉冲以后，根据所发脉冲的频率和数量驱动步进电机向相应的方向旋转。 1、 步进电机 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。 永磁式步进电机 永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度； 反应式步进电机 反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。 混合式步进电机

PLC步进电动机控制实验

一、步进电机与步进电机驱动器的接线图

步进电机驱动器与PLC连接，SH-2H042Ma步进电机驱动器的输入信号为CP+、CP-和DIR+、DIR-，其连接方式有三种： ①共阳极方式：把CP+和DIR+接在一起作为共阳端OPTO（接外部系统的+5V），脉冲信号接入CP-端，方向信号接入DIR-端；②共阴极方式：把CP-和DIR-接在一起作为共阴端（接外部系统的GND），脉冲信号接入CP+端，方向信号接入DIR+端；③差动方式：直接连接。

二、PLC接线图

PLCSB1SB2COMI0.0I0.1SB3I0.2SB4I0.3步进电动机驱动器MQ0.1Q0.0PLSDIR

PLC接线图（带驱动器） PLCSB1SB2COMI0.0I0.1SB3I0.2SB4I0.3Q0.0COMQ0.1Q0.2MABC

PLC接线图（不带驱动器，输出电源电压应与步进电动机额定电压匹配）

SB1为启动按钮，SB2为停止按钮，SB3为加速按钮，SB4为减速按钮。

三、按带驱动器的PLC接线图的方式编写PLC程序

四、附录：采用西门子S7-300PLC控制三相步进电机的过程例子

电路说明：

输出： A相加电压：Q0.0

B相加电压：Q0.1

C相加电压：Q0.2

启动指示灯：Q0.3

三相单三拍运行方式：Q0.4

三相双三拍运行方式：Q0.5

三相单六拍运行方式：Q0.6

输出脉冲显示灯： Q0.7

三相单三拍运行方式

三相双三拍运行方式

三相单六拍运行方式

编程方法：

1．使用定时器指令实现各种时序脉冲的要求：使用定器产生不同工作方式下的工作脉冲，然后按照控制开关状态输出到各相对应的输出点控制步进电机。

M0.0作为总控制状态位，控制脉冲发生指令是否启动。一旦启动，采用T0、T1、T2以及它们的组合可以得到三相单三拍和三相双三拍的两种工作方式下，各相的脉冲信号。如T0的状态为三相单三拍工作状态下A相的脉冲。同理可使用类似程序得到三相单六拍时各相所需的脉冲信号。

plc控制步进电机工作原理

PLC控制步进电机的工作原理

步进电机是一种按照一定规律逐步转动的电动机，其中每步转动一个固定角度。PLC（可编程序逻辑控制器）作为一种专门用于自动化控制的电子设备，常被用于控制步进电机，实现精确的位置控制。

步进电机的工作原理如下：

首先，步进电机由多个电磁线圈组成，这些线圈的位置决定了电机的转子位置。当电源施加在电磁线圈上时，线圈会产生磁场吸引或排斥磁性定子，从而使转子沿着一定的角度旋转。

步进电机有两种常见的驱动方式：单相驱动和双相驱动。在单相驱动的步进电机中，每次只有一个线圈被激活，而在双相驱动的步进电机中，每次有两个线圈被激活。

PLC控制步进电机的工作原理如下：

首先，PLC接收到外部的输入信号，例如传感器检测到的位置信息或其他触发信号。PLC根据这些输入信号来判断步进电机应该转动到的位置。

PLC内部的逻辑控制程序会根据设定的运行模式和算法，生成驱动信号来控制步进电机。这些驱动信号会通过PLC的输出端口发送给步进电机的驱动电路。

步进电机的驱动电路会根据驱动信号的频率和脉冲宽度来决定电机的转动方式和速度。通常，每接收到一个驱动信号，步进电机就会转动一个固定的角度。 通过不断发送驱动信号，PLC可以准确地控制步进电机的转动角度和速度，从而实现精确的位置控制。

在实际应用中，PLC控制步进电机通常与其他传感器、开关和执行器等设备配合使用，形成一个自动化系统。PLC不仅可以控制步进电机的转动，还可以根据不同的需求进行逻辑判断和与其他设备的数据交互，实现更复杂的控制功能。

总结起来，PLC控制步进电机的工作原理是通过接收外部输入信号、根据内部的逻辑控制程序生成驱动信号，控制步进电机的转动角度和速度，从而实现精确的位置控制。