plc控制步進電機特點及技術應用范圍
plc控制步進電機特點及技術應用范圍
可編程控制器plc控制步進電機的意義
可編程控制器（簡稱PLC）以其通用性強、可靠性高、指令系統簡單、編程簡便易學、易于掌握、體積小、維修工作少、現場接口安裝方便等一系列優點，被廣泛應用于工業自動控制中。特別是在組合機床自動生產線的控制及CNC機床的S、T、M功能控制更顯示出其卓越的性能。PLC控制的步進電機開環伺服機構應用于組合機床自動生產線上的數控滑臺控制，可省去該單元的數控系統使該單元的控制系統成本降低70～90%，甚至只占用自動線控制單元PLC的3～5個I/O接口及<1KB的內存。特別是大型自動線中可以使控制系統的成本顯著下降。
一般組合機床自動線中的數控滑臺采用步進電機驅動的開環伺服機構。采用PLC控制的數控滑臺由可編程控制器、環行脈沖分配器、步進電機驅動器、步進電機和伺服傳動機構等部分組成，伺服傳動機構中的齒輪Z1、Z2應該采取消隙措施，避免產生反向死區或使加工精度下降；而絲杠傳動副則應該根據該單元的加工精度要求，確定是否選用滾珠絲杠副。采用滾珠絲杠副，具有傳動效率高、系統剛度好、傳動精度高、使用壽命長的優點，但成本較高且不能自鎖。
步進電機介紹
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。
步進電機的分類
(1)永磁式步進電機
永磁式步進電機一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度。
(2)反應式步進電機
反應式步進電機一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但聲和振動都很大。
(3)混合式步進電機
混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優點。它又分為兩相和五相。兩相步進角一般分為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。
可編程控制器PLC的主要特點
(1) 可靠性高，抗干擾能力強。
由于采用大規模集成電路和微處理器，使系統器件數大大減少，并且在硬件的設計和制造的過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應惡劣的工作環境，具有很高的可靠性。
(2) 編程簡單，使用方便。
目前大多數PLC均采用梯形圖編程語言，沿用了繼電接觸控制的一些圖形符號，直觀清晰，易于掌握。
(3) 通用性好，具有在線修改能力。
PLC硬件采用模塊化結構，可以靈活地組態以適應不同的控制對象，控制規模和控制功能的要求。且可通過修改軟件，來實現在線修改的能力，因此其功能易于擴展，具有廣泛的工業通用性。
(4) 縮短設計、施工、投產的周期，維護容量。
目前PLC產品朝著系列化、標準化方向發展，只需根據控制系統的要求，選用相應的模塊進行組合設計，同時用軟件編程代替了繼電控制的硬連線，大大減輕了接線工作，同時PLC還具有故障檢測和顯示功能，使故障處理時間縮短。
(5) 體積小，易于實現機電一體化。
PLC體積小，重量輕，便十安裝。的結構緊湊，它與被控制對象的硬件連接方式簡單、接線少，便于維護。
PLC技術在步進電機控制中的應用
隨著微電子技術和計算機技術的發展，可編程序控制器有了突飛猛進的發展，其功能已遠遠超出了邏輯控制、順序控制的范圍。繼續沿著小型化的方向發展。隨著電動機本身應用領域的拓寬以及各類整機的不斷小型化，要求與之配套的電動機也必須越來越小。對電動機進行綜合設計。即把轉子位置傳感器，減速齒輪等和電動機本體綜合設計在一起，這樣使其能方便地組成一個閉環系統，因而具有更加優越的控制性。向五相和三相電動機方向發展，目前廣泛應用的二相和四相電動機，其振動和噪聲較大，而五相和三相電動機具有優勢性。而就這兩種電動機而言，五相電動機的驅動電路比三相電動機復雜，因此三相電動機系統的性能價格比要比五相電動機更好一些。
目前利用可編程序控制器（即PLC技術）可以方便地實現對電機速度和位置的控制，方便地進行各種步進電機的操作，完成各種復雜的工作，它代表了先進的工業自動化革命，加速了機電一體化的實現。
用PLC對步進電機也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運動控制功能，現對步進電機的控制。
步進電機是一種將電脈沖信號轉換成直線位移或角位移的執行元件，每當對其施加一個電脈沖時，其輸出軸便轉過一個固定的角度。步進電機的輸出位移量與輸入脈沖個數成正比，其轉速與單位時間內輸入的脈沖數(即脈沖頻率)成正比，其轉向與脈沖分配到步進電機的各相繞組的相序有關。所以只要控制指令脈沖的數量、頻率及電機繞組通電的相序，便可控制步進電機的輸出位移量、速度和轉向。PLC直接控制步進電機系統由PLC和步進電機組成，PLC具有實時刷新技術，輸出信號的頻率可以達到數千赫茲或更高，使得脈沖分配能有很高的分配速度，充分利用步進電機的速度響應能力，提高整個系統的快速性。并且，PLC有采用大功率晶體管的輸出端口，能夠滿足步進電機各相繞組數10V級脈沖電壓、1A級脈沖電流的驅動要求。
隨著微電子和計算機技術的發展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。計算機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出電動機的潛力。因此，用計算機控制步進電機已經成為了一種必然的趨勢，也符合數字化的時代趨勢。
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