LC与步进电机的运动控制(2)

基于S7—200LC实现步进电机的驱动控制【摘要】步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的的执行元件。

驱动步进电机的方法较多，本文旨在用S7-200PLC通过发送脉冲信号给步进电机的驱动器，由驱动器来驱动步进电机进行工作。

本设计采用S7-200PLC 和大功率晶体管实现对步进电机的驱动控制，硬件结构简单可靠，成本较低，实用性较强，具有良好的通用性和应用推广价值。

【关键词】步进电机；S7-200PLC；驱动器；晶体管1.引言步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种家电产品中，例如打印机、磁盘驱动器、玩具、雨刷、机械手臂和录像机等。

此外也广泛应用于各种工业自动化系统中。

因此实现对步进电机良好的驱动控制显得十分必要。

驱动步进电机的方法较多，目前流行的是采用S7-200PLC驱动控制步进电机。

步进电机驱动器可以通过接收S7-200PLC发送的脉冲个数来控制步进电机的位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过接收S7-200PLC发送的脉冲频率来控制步进电机的速度和加速度，从而达到调速的目的。

许多S7-200PLC都内置了脉冲输出功能，并设置了相应的控制指令，可以很好的对步进电机进行驱动控制。

本文采用西门子公司的CPU226晶体管输出型PLC对步进电机进行驱动控制。

2.样例系统本文的驱动控制过程为：某运货小车在甲、乙两地之间运行（如图1所示），装货及卸货，在此过程中要求小车准确定位和平稳运行。

要想实现上述控制过程，只需对小车的动力装置（步进电机）进行合理的驱动控制即可。

步进电机的驱动控制方法如图2所示。

驱动控制方法是通过上位机设定参数，利用S7-200PLC输出高速脉冲信号，送给大功率管组成的驱动电路，经过步进电机驱动器去控制步进电机的准确定位和平稳运行。

本文采用的PLC 为西门子公司的CPU226DC/DC/DC、驱动器为SH-20403两相混合式步进电机细分驱动器、步进电机型号为42BYG250B，其步距角为1.8°；相电流为1.5A；保持转矩为0.43（N·m）。

用PLC控制步进电机的原理和方法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，加工精度要求较低的粗加工工序中；（2）机械滑台，用于切削量中等，具有一定加工精度要求的半精加工工序中；（3）数控滑台，用于切削量小，加工精度要求很高的精加工工序中。

可编程控制器（简称PLC）以其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点，被广泛应用于工业自动控制中。

特别是在组合机床自动生产线的控制及CNC机床的S、T、M功能控制更显示出其卓越的性能。

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，可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低70~90%，甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存。

特别是大型自动线中可以使控制系统的成本显著下降。

2、PLC控制的数控滑台结构一般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。

采用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分组成，伺服传动机构中的齿轮Z1、Z2应该采取消隙措施，避免产生反向死区或使加工精度下降；而丝杠传动副则应该根据该单元的加工精度要求，确定是否选用滚珠丝杠副。

采用滚珠丝杠副，具有传动效率高、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点，但成本较高且不能自锁。

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行程控制一般液压滑台和机械滑台的行程控制是利用位置或压力传感器（行程开关/死挡铁）来实现；而数控滑台的行程则采用数字控制来实现。

由数控滑台的结构可知，滑台的行程正比于步进电机的总转角，因此只要控制步进电机的总转角即可。

由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数；因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数：n=DL/d（1）式中DL——伺服机构的位移量（mm）d——伺服机构的脉冲当量（mm/脉冲）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，而步进电机的转速取决于输入的脉冲频率;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲频率:f=Vf/60d(Hz)(2)式中Vf——伺服机构的进给速度(mm/min)可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。

步进电机运动规律及速度控制方法该设计的关键是确定脉冲定时tn，脉冲时间间隔即脉冲周期Tn和脉冲频率fn。

假设从启动瞬时开始计算脉冲数，加速阶段的脉冲数为n，并设启动瞬时为计时起点，定时器初值为D1，定时器初值的减量为△。

从加速阶段的物理过程可知，第一个脉冲周期，即启动时的脉冲周期T1=D1/f0，t1=0。

由于定时器初值的修改，第2个脉冲周期T2=(D1-△)/f0=T1-△/f0，脉冲定时t2=T1，则第n个脉冲的周期为：Tn=T1-(n-1)△/f0(1)脉冲定时为：(2)脉冲频率为：1/fn=Tn=T1-(n-1)△/f0(3)上式分别显示了脉冲数n与脉冲频率fn和时间tn的关系。

令△/f0=δ，即加速阶段相邻两脉冲周期的减量，则上述公式简化为：tn=(n-1)T1-(n-2)(n-1)δ/2(4)1/fn=T1-(n-1)δ(5)联立(4)、(5)，并简化fn与tn的关系，得出加速阶段的数学模型为：(6)其中，是常数，其值与定时器初值及定时器变化量有关，A=-δ,B=(2T1+δ)2,C=8δ。

加速阶段脉冲频率的变化为：(7)从(6)、(7)式可以看出，在加速阶段，脉冲频率不断升高，且加速度以二次函数增加。

这种加速方法对步进电机运行十分有利，因为启动时，加速度平缓，一旦步进电机具有一定的速度，加速度增加很快。

这样一方面使加速度平稳过渡，有利于提高机器的定位精度，另一方面可以缩短加速过程，提高快速性能。

PWM的主要目的是让电流是正弦波，也就是细分。

他的目的是减小步进电机的震动。

简单地说如果你是用哪种恒定的高电平来驱动步进电机，那么低速情况下，因为步进电机每次都是全速从前一个位置到达下一个位置，因此，实际上步进电机所花费的时间会明显小于你的换相的周期，因此电机会出现震动。

而PWM的目的就是让步进电机加速度别那么快，保证转子从老位置到新位置所花费的时间正好等于换相周期。

并且在这个期间转子的转动速度是基本上恒定的。

步进电机控制方法plc随着现代制造业的飞速发展，步进电机作为一种精密控制技术在自动化设备中得到广泛应用，而PLC（可编程逻辑控制器）则是控制步进电机的常见方案之一。

在工业生产中，步进电机的控制方法多种多样，其中结合PLC技术进行控制是一种高效可靠的方式。

本文将介绍一些常见的步进电机控制方法，并分析PLC在这些控制方法中的应用。

正转和反转控制正转和反转控制是步进电机最基本的控制方法之一。

通过控制电机输入的脉冲信号的频率和方向，可以实现步进电机的正转和反转。

在PLC中通常会使用计数器来记录脉冲信号的数量，从而控制电机的转动角度和方向。

通过设定计数器的值和控制脉冲信号的输出频率，可以精确控制步进电机的转动。

速度控制除了控制电机的方向外，控制步进电机的速度也是至关重要的。

在工业自动化系统中，需要根据不同的生产需求来调整步进电机的转速。

PLC可以通过调节输出脉冲信号的频率来实现步进电机的精确速度控制。

通过监控电机的转速并根据实际情况进行调整，可以保证生产过程的稳定性和效率。

位置控制在很多自动化系统中，需要步进电机按照预先设置的位置进行精确定位。

PLC在位置控制中发挥了关键作用。

通过监测电机的位置信息以及输入的控制指令，PLC可以精确地控制步进电机的位置。

在工业生产中，位置控制常常用于需要高精度定位的场景，如自动装配线和自动化仓储系统等。

脉冲控制步进电机的运动是通过输入一定数量的脉冲信号来实现的。

因此，脉冲控制是控制步进电机最基本的方法之一。

PLC通过输出一定频率和数量的脉冲信号，可以精确控制步进电机的运动。

在工业生产中，通常会根据实际需求设定脉冲信号的参数，如脉冲频率、脉冲数量和脉冲方向等，从而实现对步进电机的精确控制。

总结步进电机作为一种精密控制技术，在工业自动化领域具有重要的应用意义。

结合PLC技术可以实现对步进电机的高效控制，包括正转和反转控制、速度控制、位置控制和脉冲控制等。

通过合理设计控制方案并结合PLC的灵活性和可编程特性，可以实现对步进电机运动的精确控制，从而提高生产效率和产品质量。

PLC如何控制步进电机PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业自动化领域的控制设备，通过输入/输出模块对各种机电设备进行控制。

在PLC系统中，步进电机是常见的执行元件之一，它具有准确的位置控制和高的加减速性能。

本文将介绍PLC如何控制步进电机，包括步进电机的驱动方式、PLC的控制原理及步进电机控制的程序设计。

一、步进电机的驱动方式1.串行通信驱动方式：步进电机通过串行通信驱动方式与PLC进行通信和控制。

首先，将PLC与串行通信模块相连，通过串行通信模块与步进电机控制器进行通信。

PLC通过串行通信模块发送指令，步进电机控制器接收指令后控制步进电机运动。

2.并行通信驱动方式：步进电机通过并行通信驱动方式与PLC进行通信和控制。

与串行通信驱动方式类似，首先将PLC与并行通信模块相连，通过并行通信模块与步进电机控制器进行通信。

PLC通过并行通信模块发送指令，步进电机控制器接收指令后控制步进电机运动。

3.脉冲驱动方式：步进电机通过脉冲驱动方式与PLC进行通信和控制。

在脉冲驱动方式中，需要PLC输出脉冲信号控制步进电机。

通常情况下，PLC将脉冲信号传递给步进电机驱动器，在驱动器中产生相应的控制信号，实现对步进电机的控制。

二、PLC的控制原理PLC作为控制器，一般采用扫描运行方式。

其运行原理如下：1.输入信号读取：PLC将外部输入信号输入到输入模块中，采集输入信号，并将其从输入模块传递给中央处理器（CPU）进行处理。

2. 程序执行：CPU根据事先编写好的程序进行处理，包括数据处理、逻辑运算和控制计算等。

PLC程序一般采用ladder diagram（梯形图）进行编写。

3.输出信号控制：根据程序的执行结果，CPU将处理好的数据通过输出模块发送给外部设备，用于控制和操作外部设备。

三、步进电机控制的程序设计步进电机的控制程序主要包括参数设定、模式选择、起停控制、运动控制等部分。

下面以一个简单的例子来说明步进电机控制的程序设计过程：1.参数设定：首先需要设定步进电机的一些参数，如电机型号、步距角度、运动速度等。

P L C控制步进电机的应用案例1（利用P L S Y指令）任务：利用PLC作为上位机，控制步进电动机按一定的角度旋转。

控制要求：利用PLC 控制步进电机顺时针2周，停5秒，逆时针转1周，停2秒，如此循环进行，按下停止按钮，电机马上停止（电机的轴锁住）。

1、系统接线PLC控制旋转步进驱动器，系统选择/转，设置成N细分后，则1000脉冲/转。

Y1输出，Y3[S1.]用来指定脉冲频率（2~20000Hz），[S2.]指定脉冲的个数（16位指令的范围为1~32767，32位指令则为1~2147483647）。

如果指定脉冲数为0，则产生无穷多个脉冲。

指定脉冲输出完成后，完成标志M8029置1。

如上图所示，当X10由ON变为OFF时，M8029复位，停止输出脉冲。

若X10再次变为ON则脉冲从头开始输出。

注意：PLSY指令在程序中只能使用一次，适用于晶体管输出类型的PLC。

6、控制流程图7、梯形图程序（参考）8、制作触摸屏画面PLC控制步进电机的应用案例2（利用定时器T246产生脉冲）任务：利用步进电机驱动器可以通过PLC端的On和Off就能决定电机的正传或者反转；步进驱动器的其中一个。

Y2；PLC的COM1——GND；B绕组X0X4—频率增加，X5—频率4、制作触摸屏画面PLC控制步进电机的应用案例3（利用FX2N-1PG产生脉冲）任务：应用定位脉冲输出模块FX2N-1PG，通过步进驱动系统对机器人左右、旋转、上下运动进行定位控制。

控制要求：正向运行速度为1000Hz，连续输出正向脉冲，加减速时间为100ms，1、系统接线系统选择外部连接方式。

PLC通过FX2N-1PG控制左右、旋转、上下步进驱动器的其中一个。

VIN端、CP+端、U/D+端——+24VDC； CP-——FP；U/D-——Y4；PLC的COM1端、FX2N-1PG的COM0端——GNDA、A-——电机A绕组；B、B-2、I/O分配。

P L C控制步进电机的实例(图与程序)·采用绝对位置控制指令(DRVA)，大致阐述FX1S控制步进电机的方法。

由于水平有限，本实例采用非专业述语论述，请勿引用。

·FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！·PLS+，PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-为步进驱动器的方向信号端子。

·所谓绝对位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。

当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。

·实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。

·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。

)·说明：·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能)·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。

当正转动作到A点时，D8140的值是3000。

此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。

D8140的值就是-3000。

·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。

·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！·把程序中的绝对位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI)：·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。

D8140的值为0·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出)，D8140的值为-6000。

plc控制步进电机工作原理PLC（Programmable Logic Controller）是一种特殊的计算机控制设备，用于自动化系统中对机械或生产设备进行控制。

步进电机是一种常用的电动执行器，其工作取决于外部控制信号和内部的步进电机驱动器。

PLC控制步进电机的工作原理可以分为以下几个步骤：1.PLC输入信号：PLC通过输入模块接收来自传感器或开关的信号，如按钮的状态、光电传感器的输出等。

这些输入信号将被用作步进电机的控制信号。

2.PLC程序：PLC程序是预先编写的软件代码，用于处理输入信号并生成相应的输出信号。

在PLC程序中，可以使用逻辑运算、计数器、定时器等功能块来处理输入信号和生成输出信号。

3.步进电机驱动器：PLC输出信号将通过步进电机驱动器来控制步进电机的运动。

步进电机驱动器是一种专门设计用于驱动步进电机的电子设备，它接收PLC输出信号并将其转换为适合步进电机的控制信号。

4.步进电机运动控制：步进电机驱动器将PLC输出信号转换为适合步进电机的控制信号后，将其发送给步进电机。

步进电机根据接收到的控制信号执行相应的步进运动。

5.输出信号反馈：在步进电机运动期间，PLC可以通过输出模块接收来自步进电机的反馈信号，如位置信息、传感器状态等。

这些反馈信号可以用于进一步的控制决策或监测步进电机运动的状态。

总体而言，PLC控制步进电机的工作原理是将输入信号经过PLC程序处理后生成输出信号，输出信号经过步进电机驱动器转换为步进电机的控制信号，步进电机根据接收到的控制信号执行相应的步进运动，从而实现对步进电机的精确控制。

PLC控制步进电机的工作原理可以更加具体地描述如下：1.从PLC输入模块接收信号：PLC通过输入模块接收来自传感器或开关的信号，如按钮的状态、光电传感器的输出等。

这些输入信号将作为步进电机的控制信号。

2.PLC程序处理输入信号：PLC程序中的逻辑运算、计数器、定时器等功能块将处理输入信号，并根据处理结果生成相应的输出信号，用于步进电机的控制。