基于PLC的步进电机综合控制
2014-08-27李英辉
摘要：PLC广泛应用于逻辑控制、顺序控制等工业现场中。步进电机是数字控制系统中常用的执行元件，能将电脉冲信号转换成相应的角位移。本文设计的步进电机综合控制系统以CPU226为主机，采用子程序实现步进电机转向控制，采用中断实现步进电机速度控制。
关键词：步进电机 PLC 转向控制 速度控制
0 引言
可编程序控制器（PLC）是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置[1]。PLC广泛应用于逻辑控制、顺序控制等工业现场中。步进电机是将电脉冲信号转换成相应的角位移的执行元件，每当输入一个电脉冲时，它便转过一个固定的角度，脉冲持续的输入，电机便不停转动，它是数字控制系统中常用的执行元件[2]。本文采用西门公司S7-200中的CPU226为主机，利用子程序调用形式实现步进电机正转和反转运行控制，利用定时中断方式实现步进电机中速和高速运行控制。
1 控制要求
闭合控制开关后，步进电机先低速（脉冲周期为2s）正转运行，0.5min后步进电机自动实现中速（脉冲周期为1s）运行，再过0.5min后步进电机自动实现高速（脉冲周期为0.5s）运行；步进电机在运行期间可随时进行正转和反转转向切换，任意时刻断开控制开关后步进电机立即停止。
2 步进电机工作原理
步进电机按照控制绕组的数量可分为两相步进电机、三相步进电机、四相步进电机、五相步进电机和六相步进电机等，本文以常用的四相步进电机为例介绍步进电机的转向和速度控制。四相步进电机各相分别为A、B、C、D，可采用单相励磁方式，即每种状态只有一相励磁，各相循环励磁，只要改变励磁顺序，即可改变步进电机转向。其正转励磁顺序为：A→B→C→D→A；反转励磁顺序为：D→C→B→A→D。步进电机的速度主要取决于脉冲频率，其角速度与频率成正比，因此只要控制脉冲频率即可获得所需速度。
3 I/O资源分配
根据步进电机综合控制系统要求，系统的输入信号需要1个控制开关实现步进电机的启动/停止控制，需要2个按钮实现步进电机正转和反转控制；输出信号需要4个输出继电器分别控制步进电机的四相绕组，步进电机综合控制I/O分配表如表1所示。
4 梯形图设计
根据控制要求，步进电机控制程序梯形图由主程序、子程序和中断程序组成，其中主程序实现系统初始化、步进电机低速正转控制，子程序实现步进电机正转和反转控制，中断程序实现步进电机中速和高速控制，其主程序梯形图如图1所示、子程序梯形图如图2所示、中断程序梯形图如图3所示：
参考文献：
[1]郝敏钗，李英辉，马宝秋，曲昀卿.PLC控制系统设计与实践项目教程[M].北京：国防工业出版社，2013.
[2]王海波，吴晓光，李沛，余祎琴.基于AT89S52单片机步进电机控制系统设计[J].机电产品开发与创新，2009(22)：161-162.
[3]陈果.PLC控制步进电机分度的设计与实现[J].伺服控制，
2010(02).
作者简介：
李英辉(1979-)，男，河北石家庄人，硕士，石家庄职业技术学院讲师，研究方向：电气控制。
endprint
摘要：PLC广泛应用于逻辑控制、顺序控制等工业现场中。步进电机是数字控制系统中常用的执行元件，能将电脉冲信号转换成相应的角位移。本文设计的步进电机综合控制系统以CPU226为主机，采用子程序实现步进电机转向控制，采用中断实现步进电机速度控制。
关键词：步进电机 PLC 转向控制 速度控制
0 引言
可编程序控制器（PLC）是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置[1]。PLC广泛应用于逻辑控制、顺序控制等工业现场中。步进电机是将电脉冲信号转换成相应的角位移的执行元件，每当输入一个电脉冲时，它便转过一个固定的角度，脉冲持续的输入，电机便不停转动，它是数字控制系统中常用的执行元件[2]。本文采用西门公司S7-200中的CPU226为主机，利用子程序调用形式实现步进电机正转和反转运行控制，利用定时中断方式实现步进电机中速和高速运行控制。
1 控制要求
闭合控制开关后，步进电机先低速（脉冲周期为2s）正转运行，0.5min后步进电机自动实现中速（脉冲周期为1s）运行，再过0.5min后步进电机自动实现高速（脉冲周期为0.5s）运行；步进电机在运行期间可随时进行正转和反转转向切换，任意时刻断开控制开关后步进电机立即停止。
2 步进电机工作原理
步进电机按照控制绕组的数量可分为两相步进电机、三相步进电机、四相步进电机、五相步进电机和六相步进电机等，本文以常用的四相步进电机为例介绍步进电机的转向和速度控制。四相步进电机各相分别为A、B、C、D，可采用单相励磁方式，即每种状态只有一相励磁，各相循环励磁，只要改变励磁顺序，即可改变步进电机转向。其正转励磁顺序为：A→B→C→D→A；反转励磁顺序为：D→C→B→A→D。步进电机的速度主要取决于脉冲频率，其角速度与频率成正比，因此只要控制脉冲频率即可获得所需速度。
3 I/O资源分配
根据步进电机综合控制系统要求，系统的输入信号需要1个控制开关实现步进电机的启动/停止控制，需要2个按钮实现步进电机正转和反转控制；输出信号需要4个输出继电器分别控制步进电机的四相绕组，步进电机综合控制I/O分配表如表1所示。
4 梯形图设计
根据控制要求，步进电机控制程序梯形图由主程序、子程序和中断程序组成，其中主程序实现系统初始化、步进电机低速正转控制，子程序实现步进电机正转和反转控制，中断程序实现步进电机中速和高速控制，其主程序梯形图如图1所示、子程序梯形图如图2所示、中断程序梯形图如图3所示：
参考文献：
[1]郝敏钗，李英辉，马宝秋，曲昀卿.PLC控制系统设计与实践项目教程[M].北京：国防工业出版社，2013.
[2]王海波，吴晓光，李沛，余祎琴.基于AT89S52单片机步进电机控制系统设计[J].机电产品开发与创新，2009(22)：161-162.
[3]陈果.PLC控制步进电机分度的设计与实现[J].伺服控制，
2010(02).
作者简介：
李英辉(1979-)，男，河北石家庄人，硕士，石家庄职业技术学院讲师，研究方向：电气控制。
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摘要：PLC广泛应用于逻辑控制、顺序控制等工业现场中。步进电机是数字控制系统中常用的执行元件，能将电脉冲信号转换成相应的角位移。本文设计的步进电机综合控制系统以CPU226为主机，采用子程序实现步进电机转向控制，采用中断实现步进电机速度控制。
关键词：步进电机 PLC 转向控制 速度控制
0 引言
可编程序控制器（PLC）是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置[1]。PLC广泛应用于逻辑控制、顺序控制等工业现场中。步进电机是将电脉冲信号转换成相应的角位移的执行元件，每当输入一个电脉冲时，它便转过一个固定的角度，脉冲持续的输入，电机便不停转动，它是数字控制系统中常用的执行元件[2]。本文采用西门公司S7-200中的CPU226为主机，利用子程序调用形式实现步进电机正转和反转运行控制，利用定时中断方式实现步进电机中速和高速运行控制。
1 控制要求
闭合控制开关后，步进电机先低速（脉冲周期为2s）正转运行，0.5min后步进电机自动实现中速（脉冲周期为1s）运行，再过0.5min后步进电机自动实现高速（脉冲周期为0.5s）运行；步进电机在运行期间可随时进行正转和反转转向切换，任意时刻断开控制开关后步进电机立即停止。
2 步进电机工作原理
步进电机按照控制绕组的数量可分为两相步进电机、三相步进电机、四相步进电机、五相步进电机和六相步进电机等，本文以常用的四相步进电机为例介绍步进电机的转向和速度控制。四相步进电机各相分别为A、B、C、D，可采用单相励磁方式，即每种状态只有一相励磁，各相循环励磁，只要改变励磁顺序，即可改变步进电机转向。其正转励磁顺序为：A→B→C→D→A；反转励磁顺序为：D→C→B→A→D。步进电机的速度主要取决于脉冲频率，其角速度与频率成正比，因此只要控制脉冲频率即可获得所需速度。
3 I/O资源分配
根据步进电机综合控制系统要求，系统的输入信号需要1个控制开关实现步进电机的启动/停止控制，需要2个按钮实现步进电机正转和反转控制；输出信号需要4个输出继电器分别控制步进电机的四相绕组，步进电机综合控制I/O分配表如表1所示。
4 梯形图设计
根据控制要求，步进电机控制程序梯形图由主程序、子程序和中断程序组成，其中主程序实现系统初始化、步进电机低速正转控制，子程序实现步进电机正转和反转控制，中断程序实现步进电机中速和高速控制，其主程序梯形图如图1所示、子程序梯形图如图2所示、中断程序梯形图如图3所示：
参考文献：
[1]郝敏钗，李英辉，马宝秋，曲昀卿.PLC控制系统设计与实践项目教程[M].北京：国防工业出版社，2013.
[2]王海波，吴晓光，李沛，余祎琴.基于AT89S52单片机步进电机控制系统设计[J].机电产品开发与创新，2009(22)：161-162.
[3]陈果.PLC控制步进电机分度的设计与实现[J].伺服控制，
2010(02).
作者简介：
李英辉(1979-)，男，河北石家庄人，硕士，石家庄职业技术学院讲师，研究方向：电气控制。
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