基于可编程控制器的步进电机控制

雷大军

（四川航天职业技术学院，成都，610100）

基于可编程控制器的步进电机控制

雷大军

（四川航天职业技术学院，成都，610100）

采用CPU224XPS7-200西门子PLC对三相步进电动机进行启动、停止、正转、反转、加速、减速等进行控制，主要阐述了PLC的端口分配、PLC的外围电路接线设计及系统设计中各功能的PLC梯形图实现。

PLC；步进；梯形图；接线图；端口分配

常用步进电动机的定子绕组有三相、四相、五相及六相等方式，而三相步进电动机的脉冲分配又分为单三拍、双三拍和单双六拍。采用西门子PLC可以实现步进电动机的启停、脉冲分配、转动方向、加减速的控制。下面采用循环移位指令产生正、反转相序的三相六拍步进脉冲，控制三相步进电动机的正、反转，加、减速运动。

1　控制要求和端口分配

1）按下起动按钮SB1，步进电机按SA预设的方向转动（SA=0为正转，SA=1为反转）；

2）按下停止按钮SB2，步进电机停止相序分配，当再次按下起动按钮SB1时，步进电机又从当前相序开始转动；

3）按一下加速按钮SB3，若当前速度不是最高速度，则加速一次；

4）按一下减速按钮SB4，若当前速度不是最低速度，则减速一次；

5）按下复位按钮SB5，步进电机返回初始励磁绕组U相处；

6）每隔设定间隔时间，相序变化一次；

2　PLC外围接线图

图1　PLC外围接线图

根据PLC的I/O地址分配表，综合系统对控制的要求，假定步进电机的定子绕组采用DC24V电源供电，且负载电流足够小，可以由PLC输出端口直接驱动，U、V、W是三相步进电机的三相绕组，PLC外部电路接线图如图1示。

3　脉冲分配

若对三相步进电机的三相绕组顺序依次通电励磁，步进电机就会按通电节拍正转或反转，三相六拍步进脉冲分配以及步进电机的转动方向如图2示。

图2　步进电机脉冲分配图

4　梯形图程序

梯形图程序如图3。

程序的网络1-3由首次扫描信号（SM0.1）和复位信号（I0.4）使得移位寄存器MB0清零。

网络4起动按钮SB1（I0.0）在首次启动时，使M0.0置位。若在三相励磁绕组通电状态下，则I0.0对移位寄存器MB0的值不起任何作用。

网络5负责系统起、停控制，按下停止按钮SB2 （I0.1），M2.0线圈断电（值被清零），移位寄存器停止工作，不再分配脉冲，步进电机停止，且MB0保持当前值不变，下次按下起动按钮SB1（I0.0），步进电机从当前相序继续运转。

按下复位按钮SB5（I0.4），M2.0线圈断电（值被清零），步进电机停止，当再次按下起动按钮SB1，步进电机返回初始励磁U相。

网络6-7是起动自动加速控制的启动与停止，网络8-11是正向移位、定时控制，网络12-15是自动加速的加速度控制、手动加速控制，因为步进电机高频特性差，若起动频率过高，会出现失步、抖动现象，采用了启动逐步加速使启动更平稳；网络16是手动减速时间控制。

图3　梯形图

［1］《数控机床电气控制》 ，廖兆荣，杨旭丽主编，高等教育出版社。

［2］《机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书》 ，郁汉琪主编，高等教育出版社。

［3］《电器控制与PLC控制技术》 ，许翏，王淑英主编，机械工业出版社。

［4］《可编程控制器原理及应用》 ，孙平主编，高等教育出版社。

［5］《电气控制及PLC控制技术》，陈韦明，何美生主编，北京交通大学出版社。

The control about step motor based on PLC

Lei Dajun
（Sichuan aerospace vocational college，ChengDu，610100）

Using SIEMENS S7-200 PLC with CPU224XP to control three-phase stepper motor about start，stop，f orward，reverse，acceleration and deceleration，expounds mainly assignment upon PLC port andeach function design of peripheral electric circuit，PLC implementation in system allocation.

PLC；step；ladder diagram；wiring diagram；assignment upon port.