步进电机在运动控制系统中的应用

欧阳岳荣

【摘 要】社会迅速发展，对运动控制系统要求更为严格，除了要求更准确定位，也更注重实效性，利用PLC对步进电机进行控制是运动控制中最常规的的控制方式之一，工作台往返运动就是控制应用的一个典型例子。

【关键词】运动控制系统；步进电机；PLC 能实现对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的轨迹进行运动的系统称为运动控制系统。

1.运动控制系统设计

运动控制系统设计中最重要的两个参数为位置和速度，步进电机由于控制精度高，可直接用数字信号控制，无累积定位误差而被广泛用于运动控制系统中，步进电机最重要的三个参数为脉冲个数、脉冲频率和脉冲方向，其中脉冲个数、脉冲方向对应与运动控制系统中的参数—位置，而脉冲频率对应与运动控制系统中的参数—速度。通过脉冲个数和脉冲方向控制步进电机的角位移或线位移从而达到运动控制系统准确定位目的，通过脉冲频率控制步进电机转动速度从而达到运动控制系统时间准确目的；因此运动控制系统设计问题转化成步进电机脉冲个数、脉冲频率和脉冲方向设置问题。

2.应用案例

目前运动控制系统设计中步进电机控制一般采用PLC直接控制或1PG模块直接控制，例如在工作台移动装置如图1，按下启动按钮，工作台先执行回原点操作，接着右移50mm处停止，接着返回原点停止。对于上述设计可采用两种方案设计。方案1—直接用PLC控制步进电机，方案2—采用1PG模块控制步进电机。本文重点讲述方案1。

分析：定位距离为50mm，转化成相应步进电机脉冲数为10000个，脉冲方向为正，脉冲频率由于没有时间设置可随机设置如6000。脉冲数计算依据如下丝杆螺距为10mm，即步机电机旋转一周，工作台移动10mm。假设：将步进驱动器设置为10细分，步距角为0.18°：

电机转一周所需脉冲数=360°/0.18°=2000个

每个脉冲行走的距离=10mm/2000=0.005mm

工作台行走50mm所需脉冲数=50mm/0.005mm=10000个

（1）根据题目要求画出I/O对照表。

（2）画出系统连接图。

工作台移动装置系统连接如下图2所示。

（3）PLC控制程序。

3.结束语

经过试验证明，利用PLC控制步进电机实现对运动系统的准确定位操作简单，可靠性高

【参考文献】

[1]清远技师学院.四自由度气动机械手的研究与开发.机械设计与制造工程，2002.

[2]田威，李小宁.气动自动货架系统的开发与应用机械设计与制造工程，2004.