基于PLC的折纸机自动控制系统设计

吴文秀　吕超　李涛

摘 要：基于设计折纸机动力系统的目的，主要设计以PLC为核心控制器的步进电机控制系统。在对折纸机器系统工作原理详细阐述的基础上，进行了器件选型。以台达DVP-32系列PLC作为步进电机的控制器，通过对DVP-32系列PLC的高速脉冲输出的控制来直接对步进电机进行运动控制，设计了相应的硬件接线图、流程图、程序，并对相关参数设定进行了说明。

关键词：PLC 步进电机 高速输出点

中图分类号：TP21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（c）-0084-03

1 引言

由于超高的可靠性与组态的方便性等优异性能，可编程序控制器（PLC）在工业控制中得到了越来越广泛的应用，目前在顺序控制、过程控制等领域已成功取代继电器控制。随着PLC功能器件的不断完善与丰富，PLC在高精度定位，精密调速和力矩控制等传统需要D/A以及A/D转化功能的应用领域也有出色表现。某厂欲新开发一套自动折纸机器，主要动作为：送纸—分离纸张—推纸—切纸（折纸）。主要要求包括如下几项。

（1）机器启动之后检测所有装置是否在原位，不在原位的则回原位，①送纸盒上升100mm；②送纸盒上升3mm；③分纸电机正转180°；④推纸装置运动390mm；⑤切刀下切30mm；⑥切刀回原位，同时推纸装置回原位；⑦分纸电机反转180°。⑧如此①-②-③-④-⑤-⑥-⑦-②循环100次之后，送纸盒下降400mm，动作结束，蜂鸣器报警提醒。

（2）每一次折纸动作要求在两秒内完成，出现紧急情况可实现手动急停。

2 系统硬件设计

本系统由控制系统PLC发送脉冲给四个驱动器按顺序分别驱动四个步进电机，进行循环动作，达到循环次数后停止动作，并触发蜂鸣器及警示灯报警。

2.1 PLC控制模块

本系统采用台达DVP-32ES200T型号的PLC作为控制器，它具有功能强、性价比高的优点，而且具有晶体管高速脉冲输出功能，可以驱动步进电机运动。

系统硬件控制接线图如图1所示（此处只画出了一个驱动器和一个步进电机，其他3个驱动器和电机的接线方式相似），图中S0是启动开关、S1是急停开关、S2是复位开关、KM1是控制直流电机电源的继电器、L0为运行指示灯、L1为停止指示灯。驱动器的控制电压此处使用的是DC24V、脉冲电流在10mA左右，需串联一个限流电阻，电阻阻值选择2K。

2.2 步进驱动模块

步进驱动模块由步进电机和步进驱动器组成。该折纸机器有四套步进驱动模块，分别控制送纸装置、切纸装置、推纸装置、折纸装置的运动。

选用MA860H细分型电机驱动器，步进驱动器接收PLC发出的脉冲信号及方向电平信号，并将这些信号转换成驱动步进电机的信号。步进电机旋转方向由方向电平控制；步进电机旋转速度由脉冲信号的频率控制；步进电机旋转角度由脉冲信号的数目控制。

选用86BYG250H步进电机其步距角为1.8°，即在无细分的情况下，电机转一圈需要200个脉冲信号（200×1.8°=360°）。根据步进电机驱动器MA860H说明书，细分设定由拨码开关SW5、SW6、SW7、SW8决定。设置SW5=Off、SW6=On、SW7=On、SW8=On，细分为800步/圈，即电机转一圈需要800个脉冲。步进电机驱动器MA860H输出相电流设定由拨码开关SW1、SW2、SW3决定。根据步进电机所需求的电流，设置SW1=Off、SW2=On、SW3=Off，输出相电流为5.83A。

步进电机传动组件分别采用齿轮皮带、齿轮齿条、螺旋丝杠带动相应的装置运动，换算成相应的送纸、分纸、推纸、折纸装置步进电机所需的脉冲个数分别为250、466、3300、700个。

3 系统软件设计

3.1 I/O口分配

自动折纸装置的PLC I/O口分配表如表1所示。

3.2 程序设计

软件采用模块化设计方法，主要由主程序、Y0（控制送纸装置电机）子程序、Y1（控制切纸装置电机）子程序、Y2（控制推纸装置电机）子程序、Y3（控制折紙装置电机）子程序、检测并回原点程序、清除数据程序等模块组成，程序流程图如图2所示。考虑到机器运转时会出现停电或事故需要急停的情况，再次上电运转后所有装置需要有自动回原点功能。

首先根据标志位判断装置是否需要回原点，需要回原点则调用脉冲输出子程序，并装入存有的脉冲输出个数记录的寄存器的数值，所有装置回到原位后，调用步进电机主程序，步进电机主程序循环100次，调用蜂鸣器、报警灯程序。

步进电机子程序为，依次调用Y0—Y1—Y2—Y3—Y2—Y3—Y1脉冲输出子程序。脉冲输出子程序为，设置加减速时间，装入脉冲频率，装入脉冲数量，设置回原位标志。

4 结语

详细介绍了本系统的硬件设计和软件设计。侧重阐述了采用台达DVP-32ES200T型号的PLC，输出高速脉冲信号控制MA860H细分型电机驱动器，驱动步进电机86BYG250H运动，从而带动皮带、丝杆运动，推动装置上、下、左、右、旋转运动，实现了装置的精确定位控制，完成了所需的机器指定动作。实践表明，该系统运行稳定流畅，效果良好。

参考文献

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