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PLC控制步进电机方法的研究
2006年2月27日 14:55  
   本文介绍了运用PLC控制步进电机速度和位置的开发研制思路及软硬件构成。

    一、引言

    随着微电子技术和计算机技术的发展,可编程序控制器有了突飞猛进的发展,其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围,它与计算机有效结合,可进行模拟量控制,具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱(即PLC,机器人,CAD/CAM)之一。目前可编程序控制器(Programmable Controller)简称PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域,为工业自动化提供了有力的工具。

    二、PLC的基本结构

    PLC采用了典型的计算机结构,主要CPU、RAM、ROM和输入/输出接口电路等。如果把PLC看作一个系统,该系统由输入变量-PLC-输出变量组成,外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为PLC的输入变量,它们经PLC外部端子输入到内部寄存器中,经PLC内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子,它们是PLC的输出变量,由这些输出变量对外围设备进行各种控制。

    三、控制方法及研究

    1、FP1的特殊功能简介

    (1) 脉冲输出

    FP1的输出端Y7可输出脉冲,脉冲频率可通过软件编程进行调节,其输出频率范围为360Hz~5kHz。

    (2) 高速计数器(HSC)

    FP1内部有高速计数器,可同时输入两路脉冲,最高计数频率为10kHz,计数范围-8388608~+8388607。
 
    (3) 输入延时滤波

    FP1的输入端采用输入延时滤波,可防止因开关机械抖动带来的不可靠性,其延时时间可根据需要进行调节,调节范围为1ms~128ms。

    (4) 中断功能

    FP1的中断有两种类型,一种是外部硬中断,一种是内部定时中断。

    2、步进电机的速度控制

    FP1有一条SPD0指令,该指令配合HSC和Y7的脉冲输出功能可实现速度及位置控制。速度控制梯形图见图1,控制方式参数见图2,脉冲输出频率设定曲线见图3。


图1 速度控制梯形图


图2 控制方式参数


图3 脉冲输出频率设定曲线

    3、控制系统的程序运行


图4 控制系统原理图

    图4是控制系统的原理接线图,图4中Y7输出的脉冲作为步进电机的时钟脉冲,经驱动器产生节拍脉冲,控制步进电机运转。同时Y7接至PLC的输入接点X0,并经X0送至PLC内部的HSC。HSC计数Y7的脉冲数,当达到预定值时发生中断,使Y7的脉冲频率切换至下一参数,从而实现较准确的位置控制。实现这一控制的梯形图见图5。


图5 控制梯形图

    控制系统的运行程序:第一句是将DT9044和DT9045清零,即为HSC进行计数做准备;第二句~第五句是建立参数表,参数存放在以DT20为首地址的数据寄存器区;最后一句是启动SPD0指令,执行到这句则从DT20开始取出设定的参数并完成相应的控制要求。

    由第一句可知第一个参数是K0,是PULSE方式的特征值,由此规定了输出方式。第二个参数是K70,对应脉冲频率为500Hz,于是Y7发出频率为500Hz的脉冲。第三个参数是K1000,即按此频率发1000个脉冲后则切换到下一个频率。而下一个频率即最后一个参数是K0,所以当执行到这一步时脉冲停止,于是电机停转。故当运行此程序时即可使步进电机按照规定的速度、预定的转数驱动控制对象,使之达到预定位置后自动停止。

    三、结束语

    利用可编程序控制器可以方便地实现对电机速度和位置的控制,方便可靠地进行各种步进电机的操作,完成各种复杂的工作。它代表了先进的工业自动化革命,加速了机电一体化的实现。

 
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