PLC步进电机控制技术

盛 彬

（山西大同大学 煤炭工程学院，大同 037006）

PLC步进电机控制技术

盛 彬

（山西大同大学 煤炭工程学院，大同 037006）

科技的进步和发展使电机得到了更好地改善和创新，尤其步进电机的应用更促使电机的定位更加精准，误差更小，其已成为运动控制领域的重要元件之一。PLC与步进电机的结合更加促进其优势的展现。基于此，本文对PLC步进电机控制技术进行深入探讨，为电机的发展提供借鉴。 关键词：步进电机 PLC EM253 电机发展

引言

步进电机的应用领域已十分广泛，其具有转子惯量低、无累积误差、定位精准、控制简单等特点，已成为运动控制领域的重要元件之一。步进电机在自动化系统领域的表现尤为突出，更加促进了机电一体化体系的形成。PLC作为工业控制计算机在配置方面极具灵活性，并具有高速的处理速度，精确的处理能力，在控制功能、网络技术等方面具有极大的优势。将PLC与步进电机结合在一起，可更好地促进两者优势的发挥，并将其模块的功能更加丰富化，在应用中具有极高的性价比。因此，相关人员应积极探索PLC步进电机控制技术的应用和发展，使其价值在控制装置领域得到更好地发挥。

1 工作原理及特性

步进电机是一种利用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号进行相应转换，使其角位移或线位移能够进行最佳化应用的执行机构。步进电机的应用主要是利用脉冲进行控制，其转子的角位移移量和速度都需要进行严格控制，使其做到与输入脉冲的数量和脉冲频率呈正相关关系，通过对脉冲数量的控制达到对角位移量的控制。此控制方式能达到极为精确地定位需要。通过控制脉冲频率控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机还能够对通电顺序进行转变，从而对电机的旋转进行转变，达到更好地控制电机旋转方向的目的。

步进电机具有的特点主要包括以下几个方面。首先，步进电机的角位移与输入脉冲呈现严格的正相关关系，电机在高速运转一周后也能保持没有积累误差的要求，在跟随性方面具有很好的应用效应。其次，步进电机与驱动器电路形成开环数字控制系统，在成本支出上十分节省，同时在应用上又非常可靠，还能与角度反馈环节组成高性能的闭环数字控制系统，促进应用的效能。第三，步进电机的响应速度是其他控制设备无法取代的，在启动、关停等方面反应灵敏。第四，步进电机的速度能够达到平滑调节，即使在低速的情况下，依然能够保持较大的转矩。第五，步进电机不能直接使用交流电源和直流电源，仅能够使用脉冲电源进行供电。第六，步进电机村镇震荡和失步现象，需要对控制系统进行优化调控。第七，步进电机本身的工作噪音较大，且工作中产生较大的震动，带惯性的负载能力较差。

2 PLC直接控制步进电机技术

2.1 传统控制方式

传统的步进电机进行控制，主要如图1所示。

图1 传统步进电机控制方式

该方法主要通过控制器产生控制命令，通过环形分配器产生一系列的脉冲串，按照质量将其分配到步进电机的各个绕组功率放大器中进行脉冲分配，形成旋转磁场，最终得以依照质量进行控制。此种方式的控制，在设计、借口匹配、选型等方面都耗费大量的人力物力，任何一个环节的疏忽还有可能造成整个系统的崩溃。

2.2 PLC直接控制方式

PLC应用到工业领域后，在控制器方面有很好质量的提升，功能的强化也更加节省相应的人力物力，并提高了控制系统的性能。为更好地对步进电机进行控制，PLC内部配备了相应的脉冲输出功能，并设置了相应的控制指令，从而更好地控制电机。PLC进行电机控制最大的特点就是可减少系统的设计工作量，在接口信号匹配方面进行优化，对于系统可靠性的提升具有极大的帮助作用。

PLC步进电机主要由PLC和步进电机组成，PLC使用的是实时刷新技术，其所输出的信号能达到数千赫兹甚至更高，可更好地对脉冲进行分配，并在分配速度上有所提升，将步进电机的反应速度进行充分地利用，加快了整个系统的反应速度。而且，PLC主要采用大功率晶体管的输出端口，在步进电机各项绕组数10V级脉冲电压方面给予了满足，并达到1A脉冲电流的驱动要求。

PLC对于步进电机的控制主要通过三个参数来进行衡量，即脉动当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量，三个参数的设置于PLC对步进电机的控制产生一定的影响。

依照不同的脉冲输出频率，对PLC高速脉冲输出频率和脉冲数量进行确定，从而对PLC的位宽进行确定。为更好地提升步进电机的反应速度，延长电机使用寿命，最好对PLC选择晶体管输出型进行运用。步进电机的细分数可以分为2、5、10、25等，能最大化地避开电机的共振功率，因此，在进行程序设置时，要对传统系统的买冲量、步进电机的细分数、反向间隙等参数变量进行设定，从而能更好地使电机适应现场使用要求，随时根据现场需要进行调整。

2.3 程序创建流程

对于PLC步进电机的流程创建如图2所示。

图2 PLC步进电机的流程创建图

程序编制、调试、编译后，即可下载到PLC中。此时，程序的整体流程创建完毕，可在进行控制过程中进行应用。其创建流程如图2所示。通过此图可看出此，流程创建已对原流程进行简化，其应用效果更好。

3 结语

通过本文的分析和研究，可了解PLC步进电机工作的原理和多种控制方式，并了解PLC步进电机的工作流程创建。PLC步进电机的应用可最大化地降低编程的错误率，提高系统的开发率，优化计算机的控制发展。相信通过PLC与步进电机的结合，电机的控制程序将会越来越准确，步进电机的应用也将会得到质的飞跃。

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PLC Stepper Motor Control Technology

SHENG Bin
(Coal Engineering College, Shanxi Datong University, Datong 037006)

The progress and development of science and technology to make the motor get better improvement and innovation, especially the application of the stepping motor has prompted the motor more accurately, the error is smaller, it has become one of the important components in the motion control field. The combination of PLC and stepping motor to promote the display of its advantages. Based on this, this paper deeply discusses the control technology of PLC stepper motor, and provides reference for the development of the motor.

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