基于PLC控制的四相步进电机的电路设计

本文在分析了PLC的特点与应用,在此基础上提出了步进电机的控制方法,并介绍了PLC控制系统的电路设计方案。

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数控技术

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基于 P C控制的四相步进电机的电路设计 L武亚雄

( N￣ _ 3@电气与动力工程学院山西太原 002 ) 3 v rv - 304摘要：文在分析了P.本 I CN特点与应用，此基础上提出了步进电机的控制方法，介绍了p CJ4系统的电路设计方案。在并 L .0￣ ']关键词： L步进电机电路设计 PC中图分类号：M3 36文献标识码： T 8. A

文章编号：0 79 1(0 20—0 70 l0—4 62 1 )1 2—2 0

简方另 P C/接 步进电机作为执行元件之一，有电脉冲信号的转换功能，具可合模块，单灵活，便实用。外，L的 IO口模块十分丰富、安维 以将其转换成直线位移或者角位移。电机的输出位移量同输入脉冲编程方法简单多样，装容易、修方便。 1 L的应用 . 3P C个数之间为正比关系，电机的转速同脉冲频率之间成正比关系，电机

P C N已在工业自动化领域得到广泛应用。 L￣今在机械行业、冶轻石电力行业、织行业、纺电子产业、品食机的速度、向以及输出位移量的控制，以通过控制脉冲个数、转可脉金行业、工行业、化行业、有研究表明， 冲频率和各相电机绕组的相序来实现。步进电机的启动、停车、反转行业等多种行业中都发挥着不可替代的重要作用。的转向同各相绕组的相序也存在直接关联。因此，想实现对步进电要

0 L实现。 L能够实现逻辑顺序控 Pc等各种运行方式都可通过少数脉冲改变，控制精度高，且应用广泛。 8%以上的工业控制能够通过P C 制功能，数据处理功能，对过程进行控制功能以及通信互联网等多

1、P C的特点与应用 L

种功能。 L能够实现控制步进电机的功能， P c并且能够提高其抗干 P C可编程序控制器的简称， L L是 P C的研制基础是继电器控制扰能力和可靠性。 以及计算机控制，作为新型的工业自动控制装置，核心是微处理其、步进电机的控制方法器，自动化、将计算机、通讯等技术于一体，具有安全可靠、环境适应 2能力强、编写程序简单方便等诸多优点，目前已在工业自动化领域广泛应用。 11较高的可

靠性 .

21四相步进电机的控制要求 .其主要是能够实现对电机转速、正反转以及步数的控制。 22转速控制 .

输入脉冲频率是决定步进电机转速的关键因素。由图l可知，输 P C的I O接口电路全部使用的是光电隔离，而实现了现 L/进场外电路同内电路之间的电气隔离；滤波器的全面使用， RC缩短了入脉冲周期如果发生改变， B C D四相绕组的高低电平宽度必 A、、、造成通电、断电的变化速率发生改变，进而影响电滤波时间，通常仅需 1~2 ms屏蔽措施的广泛应用， 0 0;有效避免了须同时发生改变。辐射干扰；关电源具有良好的自诊断功能，能优良，开性如果遇到电机转速。 23正反转控制 .源故障或者软硬件问题， P C U可以立即进行分析处理；其使用的编程语言简单而方便，信息保护和恢复功能易于实现；警戒时钟WD T可以通过改变各绕组的通电顺序实现对步进电机的正、反转控四相双四拍步进电机通电顺是 A— B— C ) D B C【一 A— A _ B……此的应用给用户带来很大方便；能够实现程序备份功能以及动态数据制。时电机正转；当绕组通电顺序是AD—DC C—B— B A—AD……此电池的后备功能。这些措施保证了P C L具有较高的可靠性。 12模块化结构设计。通用性较强 .时电机反转。以，过改变输出脉冲顺序，而改变各绕组的通电所通进 P C家为用户提供有多种多样的功能模块，发出了各种系顺序，能完成对电机的正、 L厂开就反转控制。 24步数控制 .列化的产品。户可以按照实际需要，择适合的 P C品，而组用选 L产进

每输入一个电脉冲，步进电机就会前进一步，其输出的角位移建符合需求的控制系统。应用设计过程中，户大都无需制作各种用附加装置。 L P C生产厂家为满足工业控制需求， P电源、 O等同输入脉冲数之间是正比关系。此， C U、 I/为我们可以按照其输出位移量构成了P C L的主要组成部件，其结构大都按模块化设计，各模块之的大小， L的输出脉冲个数进行确认，而控制电机的步数。对P C从其间主要通过机架和电缆连接，用户可以按照系统规模和功能自行组公式为：n=△ L 6/

在此公式中，

代表电机的输出位移量(△L mm) 6代表脉冲当，入脉)申

量( mm/脉冲)。

A相

3、基于 P C控制系统的电路设计方案 L因为步进电机的运动不会产生旋转量的误差累积，因此，无需反馈信号的开环控制是步进电机控制的最大特点。 L控制系统该P C使用三菱F 2 3 MR, X- 2参见图2。

B相

C相

D相

图 1脉冲分配波形图

图 2 L控制进电机的系统框图 P C

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