plc步进电机驱动器脉冲控制(plc控制步进电机脉冲信号)

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plc步进电机驱动器脉冲控制

PLC脉冲控制步进电机技术

1.步进电机、脉冲和方向信号

步进电机作为一种常见的电动执行机构，广泛应用于自动化控制领域。步进电机需要配备专用的驱动电源，驱动电源的输出由外部的脉冲信号和方向信号控制。每个脉冲信号可以使步进电机旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频率决定了旋转的速度。方向决定旋转的方向。就其传输速度比被确定的特定装置而言，该装置的运动部件的距离和速度可以仅通过控制脉冲的数量和频率来控制，而无需距离和速度信号的反馈回路。并且方向信号可以控制运动的方向。因此，对于那些控制精度不是很高的应用场合，开环控制是一种比较简单经济的电气控制技术方案。

另外，步进电机的细分运行方式非常实用。虽然它的步距角受机械制造的限制，不能做得很小，但通过电气控制的方式，可以将步进电机的运行分成M个小步进，从而提高设备运行的精度和稳定性。

数控系统常用来控制步进电机电源的脉冲和方向信号源，但对于一些运行中运动距离和速度是确定的特定设备，采用PLC(可编程控制器)是一种理想的技术方案。

二、控制方案

在操作面板上设置移动的距离、速度和方向，通过PLC的运算产生脉冲和方向信号，控制步进电机的驱动电源，从而达到控制距离、速度和方向的目的，如图1所示。操作面板上的位置旋钮控制移动距离，速度旋钮控制移动速度，方向按钮控制移动方向，启动/停止按钮控制电机的启动和停止。

在实际系统中，位置和速度往往需要分成几个档位，所以位置和速度旋钮可以选择波段开关。通过对波段开关的不同跳线进行编码，可以减少操作面板与PLC的连接数量，也可以减少PLC的输入点数，从而节约成本。N刀带开关的档位更多可以达到2n。

在选择PLC之前，系统的脉冲当量、脉冲频率上限和大脉冲数应按照下列公式计算。

根据脉冲频率可以确定PLC高速脉冲输出所需的频率，根据脉冲的个数可以确定PLC的位宽。同时，考虑到系统响应的及时性、可靠性和使用寿命，PLC应选择晶体管输出型。

步进电机细分数的选择是基于避开电机谐振频率的原则。一般可以选择2、5、10、25个细分。

在编制PLC控制程序时，应将传动系统的脉冲当量、反向间隙和步进电机的细分数定义为现场调整的参数变量。

三。应用示例

本文采用PLC脉冲控制步进电机技术对上引法生产无氧铜管的设备进行电气控制。

上引法无氧铜管的生产工艺为:将电解铜加入工频感应炉中熔化成铜液，浸入装有冷却水的结晶器中。0.5 ~ 3s后，流入结晶器的铜液结晶成实心铜管。然后，在实心铜管被导杆引出结晶器的同时，重复上述结晶过程，将实心铜管缓慢牵引至摩擦夹送辊，然后摩擦夹送辊根据工艺间隔时间由步进电机驱动，连续将实心铜管拉出结晶器。拉拔后的铜管进入矫直、卷管、卷卷、冷拔等工序。进而生产空空调、冰箱热交换器用不同规格的水管或铜管。

设备应满足以下生产工艺要求:

导程为6块/(mm×1):2，2.5，3，3.5，4，5；

领先速度7档/(mm·min-1):115、130、140、150、160、170、180；

牵引结晶时间比为1∶1；

引管方式:间歇式；

牵引方向:不变；

操作:连续。

可以看到距离开关在6档，速度开关在7档，组合后有42种牵引模式。根据计算，距离和速度信号各需要三个输入点才能满足设定的档位数要求，启动/停止按钮需要一个输入点。根据工艺要求，牵引方向不变，所以操作面板上没有设置方向按钮，步进电机的旋转方向不是由PLC控制，而是通过直接跳线设置。信号需要一个输出点，信号灯需要两个输出点。步进电机采用25细分工作模式，避开电机的谐振频率区。PLC选用西门子公司生产的具有8个数字输入点和6个数字输出点的SIMATIC S7-200 CPU 222。另外，在控制程序中，电机的提升过程采用多段流水线作业设计，以满足重载启动的要求。

电气控制原理

制作时，首先按图2在面板上跳开距离和速度带开关，完成二进制编码，节省了7个PLC输入点，简化了接线，提高了系统可靠性，降低了设备制造成本。然后用PLC连接每个波段的开关和按钮的输出。设备运行时，PLC根据操作面板上设定的开关位置，通过控制程序产生一定频率和数量的高速脉冲，输出到PCB，PCB完成电平转换。转换后的电平信号送到步进电机驱动器，拖动步进电机以设定的速度旋转相应的角度，从而控制距离和速度。

结论

经过三个多月的运行评估，证明PLC脉冲控制步进电机技术应用于中小功率牵引设备具有控制简单、稳定、成本低等特点，是一种可行的电气控制方案。

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