PLC步进电机控制技术

乔颖+周杰

摘要：随着我国社会科技日益发达，步进电机控制技术也有了很大的改进。而PLC作为一种工业控制计算机的控制装置，其具有配置灵活、处理速度快、数据处理能力强、网络技术优越等优点，对步进电机也有很好的控制作用。本文通过对PLC步进电机控制技术的控制方法和应用进行了探究和分析。

关键词：PLC；步进电机；控制技术

中图分类号：TM383.6 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）07-0017-01

由于微电子和计算机技术的快速发展，社会各个行业中对步进电机的需求量不断在增加。步进电机在正常工作时一定要用专门的步进电机驱动设备才行，因为步进系统的运行性能与电机自身的性能相关，并且也取决于驱动器性能的优劣。随着我国电力电子技术的快速发展，步进电机已经可以实现细分驱动，可以将步距角分成多个小步来进行驱动。PLC也是目前广泛应用的控制装置工，其可以利用高速脉冲输出功能以及运动控制功能，来实现对步进电机的控制。

1 步进电机控制技术的工作原理以及特性

1.1 步进电机控制技术的工作原理

步进电机是一种利用电脉冲信号来进行控制，能够将电脉冲信号转化为相应的角位移或直线位移的执行体系。步进电机由于受到电脉冲的控制，其转子的角位移量和速度会严格地与输入脉冲的数量以及频率成形成正比，从而可以通过控制脉冲数量来控制角位移的数量，进一步达到精确定位的效果。步进电机也能通过对脉冲频率来控制电机转动的速度以及加速度，就可以达到实时调速的目的。除此之外，步进电机可以利用改变通电的顺序，从而能够改变电机旋转的方向。

1.2 步进电机控制技术的特性

由于步进电机的种类十分丰富，根据其结构来分类有：反应式步进电机、永磁式步进电机以及混合式步进电机这三种。而根据步进电机的相数也可以分为三类，分别是：单相、两相、多相。步进电机的特点也在很多种，比如：（1）步进电机转子的角位移量与输入的脉冲量是要严格成正比的，并且步进电机在运转一周后没有累积误差，跟随性是十分良好的。（2）步进电机中有利用脉冲电源进行供电才能正常运行，交流电源和直流电源以及其他的电源都不能使用的。（3）步进电机在运行时会出现振荡和失步的现象，只有对其控制系统和机械负载采取相应的方法才能控制。（4）步进电机在运行时其动态响应十分敏捷，启动和停机时非常方便，电机旋转方向以及转动的速度也能得到很好的控制。（5）步进电机运行时自身的噪声和振动会比较大，其带惯性负载能力也就比较差，因此需要相应的控制技术来进行调节。（6）由于步进电机与其驱动器的电路组成的是开环数字控制系统，这种系统构造简单，价格也实惠，最主要是非常可靠。

2 PLC步进电机控制技术

2.1 控制原理

由于步进电机的控制和驱动的方法有很多种，其具有无累积误差以及跟踪性能好的特点，使得步进电机的控制系统以组成开环式控制终统居多。PLC步进电机控制技术在应用时，其系统硬件部分主要是由控制面板、PLC控制器以及驱动器等组成。控制面板是通过与PLC之间通信来对工作过程进行操作监控，通常是人机交互界面，可以利用计算机或触摸屏来控制PLC发出脉冲和方向信号，然后再通过驱动器来控制步进电机的运行状态。步进电机的驱动器在选型时要根据PLC输出信号的极性来决定。并且为了改善电机的运行性能和控制精度，通常要选择带细分功能的驱动器。在利用PLC对步进电机进行控制时，要确保PLC是具有高速脉冲输出功能。PLC步进电机控制时响应而不失步的最高频率就是指启动频率，而相应的，系统控制信号突然断掉就是指停止频率。步进电机的启动频率和停止频率的输出和转矩都要与负载的转动惯量相适应，合理地控制这些数据才能对步进电机进行变速控制。采用PLC来控制步进电机，利用快速计算出控制系统中脉冲量和脉冲频率的数量，从而就能选择相应的PLC以及功能。

2.2 程序的创建

PLC步进电机控制技术在应用时要创建相应的程序，通常是按照组态位控模块、测试位控模块的操作、创建应用程度以编译下载程序等步骤进行。要对步进电机的速度和位置进行有效控制，就一定要对EM253位控模块进行组态或包络表。而EM253位控模块是PLC的扩展功能模块，能够产生脉冲并运用于对步进电机的速度和位置进行开环控制。在对EM253进行组态时，要根据控制系统的硬件配置和控制要求以及位控向导的组态过程进行创建。组态内容中要包括选择测量的系统、指定电机运行的速度、设置相应的手动参数以及跳动时间参数等。针对步进电机控制系统的硬件配置，要求对步进电机进行正向和反向的定位控制，也要对其最大和最小的速度以及响应速度进行控制。在利用PLC的扩展功能模块进行组态后，其大部分参数并不一定是准确的，所以要在调试过程中将参数不断进行改变，然后得出最佳的参数。在对位控模块组态和其测试都通过后，就可以根据控制系统的要求来选择需要的位控子程度，并将其插入应用程度中，在此过程中要将未使用的子程度进行删除来增加程度容量。在对程序进行编制后，要将其参数进行不断地调试，选择最优的参数来进行编译，最后就可以下载到PLC中，程度也就创建完毕了。

3 结语

综上所述，步进电机的控制系统大多数都是开环控制系统，在利用PLC的扩展功能模块来对步进步进电机的速度和位置进行反馈，然后再结合PLC控制技术的高速脉冲计数功能就可以实现对步进电机的闭环控制。随着如今社会PLC技术的不断进步，其功能也越来越强，并且指令速度也在逐渐加快。在对步进电机进行控制时应用小型的PLC就能夠完成。PLC步进机控制技术具有操作简单、运行效率高以及开发周期短等优点，能够对各种步进电机系统进行控制，也是一种十分有效的步进电机控制方式。

参考文献

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