PLC控制步进电机的接线和编程

2016-03-12无锡机电高等职业技术学校邸静妍

电子世界 2016年23期

关键词：驱动器触点细分

无锡机电高等职业技术学校邸静妍

PLC控制步进电机的接线和编程

无锡机电高等职业技术学校邸静妍

步进电机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。本文以三菱FX2N系列为例，讨论了步进电机的PLC控制的接线与程序的编制。

PLC；步进电机；步进驱动器；PLC编程

步进电机是一种用电脉冲控制运转的电动机。每输入一个电脉冲信号，步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。在不超载的情况下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。

步进电机是自动控制系统和数字控制系统中广泛应用的执行元件，普遍应用于数控机床、雕刻机、贴标签机、激光制版机、打印机、绘图仪、机器人控制等中大型自动化设备中。

1.步进驱动器的接线

步进电机控制系统的组成包括控制器、步进驱动器和步进电动机三部分组成。步进电动机工作时需要提供脉冲信号，这需要专门的电路来完成。将这些电路做成一个成品的设备——步进驱动器。它的作用是在控制设备（PLC或单片机）的控制下，为步进电动机提供工作所需的幅度足够的脉冲信号。步进驱动器的接线图如图1所示。

图1 步进电动机正反向循环运行控制线路图

(1)输入信号接线

型号为SH-20403 “森创”两相混合式步进电机细分驱动器电源与输出信号有6个端子:分别是公共端、脉冲信号输入、方向信号输入、脱机信号输入。

(2)输出信号和电源信号接线

型号为SH-20403 “森创”两相混合式步进电机细分驱动器电源与输出信号有6个端子:分别是DC+,DC-,A+,A-,B+,B-。

(3)输出电流的设置

本驱动器最大输出电流值为3A/相（峰值），通过驱动器面板上六位拨码开关的第5、6、7三位可组合出八种状态，对应八种输出电流，从0.9A到 3A（详

见电流选择表）以配合不同的电机使用。如表1所示。

表1 输出电流的设置

例如：步进驱动器电流设置为1.5A。将六位拨码开关的第5、6、7分别调至ON,OFF,ON，即可使输出电流选择在1.5A。

(4)细分设置

为了提高步进电机控制的精度，现在的步进驱动器都有细分功能，所谓细分就是通过驱动器中电路的方法把把步距角减小。例如把步进驱动器设置成5细分，假设原来步距角为1.8°，那么设置成5细分后，步距角就是0.36°。即原来一步可以走完的，设置成细分后需要走5步。故十六细分的驱动方式可使每圈200标准步的步进电机达到每圈200*16=3200步的运行精度（即0.1125°）。

本驱动器可提供整步、改善半步、4细分、8细分、16细分、32细分和64细分七种运行模式，利用驱动器面板上六位拨码开关的第1、2、3三位可组合出不同的状态（详见细分模式选择表），如表2所示。

表2 细分模式选择表

例如：步进驱动器细分设置为2细分。将六位拨码开关的第1、 2、3分别调至ON,OFF,OFF，即可使输出电流选择在半步(2细分)。

下面我们采用PLC作为上位机控制步进驱动器，使之驱动步进电动机循环运行，控制要求如下：

按下启动按钮，第一次动作为正向旋转3rad（圈）；停5秒后，第二次动作为反向旋转4rad，再停3秒，如此反复运行。按下停止按钮，步进电动机停转。

设置参数：正向脉冲频率400Hz，反向脉冲频率600Hz，步进驱动器设置为2细分，电流设置为1.5A组成。

2.细分和电流设置：

步进驱动器电流设置为1.5A。将六位拨码开关的第5、6、7分别调至ON,OFF,ON。步进驱动器细分设置为2细分。将六位拨码开关的第1、2、3分别调至ON,OFF,OFF，即可使输出电流选择在半步(2细分)。

3.程序编写过程及分析：

我们采用的PLC的型号是三菱公司的FX2N-48MT,根据题目的控制要求，可采取步进指令编写，首先画出流程图，再根据流程图来编出程序。

（1）根据题目要求绘制程序流程图。图2为步进电动机正反向循环运行流程图。

图2 步进电动机正反向循环运行流程图

图3 步进电动机正反向循环运行梯形图

4.PLC梯形图分析

1）PLC上电时，M8002触点接通一个扫描周期， S0置位，进入S0初始步，为启动做准备。

2）按下启动按钮SB1，X0常开触点闭合，进入S20这一步。S20常开触点闭合，Y1、Y0、M1的线圈都得电，步进电动机正转，输出频率为400HZ，个数为1200个脉冲，M1作为步进电机运行的标志位，表示步进电机正在运行。其中，PLSR指令是脉冲输出指令，第一个K表示指定输出频率，第二个K表示指定的输出脉冲的个数，第三个K表示指定的加减速时间，Y为指定的脉冲输出端子，只能是Y0或Y1。

3）当脉冲输出指令PLSR发送了1200个脉冲后，电动机顺时针旋转了3圈，完成标志继电器M8029常开触点闭合，进入S21步。同时，T0定时器开始5S计时。

4)5S后，T0定时器开始动作，T0的常开触点闭合，进入S22步。S22常开触点闭合，Y1、M1的线圈得电，步进电动机反转，输出频率为600HZ，个数为1600个脉冲，M1作为步进电机运行的标志位，表示步进电机正在运行。

5）当PLSR发送完1600个脉冲后，电动机旋转了4圈，完成标志继电器M8029常开触点闭合，进入S23步。同时，T1定时器开始3S计时。

6）3S后，T1定时器动作，T1常开触点闭合，回到S20步，S20状态继电器置位，S20常开触点闭合，开始下一个周期。

7）运行时，按下停止按钮SB2，X1常开触点闭合，ZRST指令执行，将S20-S23所有的状态继电器复位，并使回到S0初始步，为重新启动电动机做准备。

梯形图如图3所示。