步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

歐陽岳榮

【摘 要】社會(huì)迅速發(fā)展，對運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)要求更為嚴(yán)格，除了要求更準(zhǔn)確定位，也更注重實(shí)效性，利用PLC對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制是運(yùn)動(dòng)控制中最常規(guī)的的控制方式之一，工作臺(tái)往返運(yùn)動(dòng)就是控制應(yīng)用的一個(gè)典型例子。

【關(guān)鍵詞】運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；步進(jìn)電機(jī)；PLC 能實(shí)現(xiàn)對機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，使其按照預(yù)期的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

1.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的兩個(gè)參數(shù)為位置和速度，步進(jìn)電機(jī)由于控制精度高，可直接用數(shù)字信號(hào)控制，無累積定位誤差而被廣泛用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)最重要的三個(gè)參數(shù)為脈沖個(gè)數(shù)、脈沖頻率和脈沖方向，其中脈沖個(gè)數(shù)、脈沖方向?qū)?yīng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的參數(shù)—位置，而脈沖頻率對應(yīng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的參數(shù)—速度。通過脈沖個(gè)數(shù)和脈沖方向控制步進(jìn)電機(jī)的角位移或線位移從而達(dá)到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)準(zhǔn)確定位目的，通過脈沖頻率控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度從而達(dá)到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)間準(zhǔn)確目的；因此運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化成步進(jìn)電機(jī)脈沖個(gè)數(shù)、脈沖頻率和脈沖方向設(shè)置問題。

2.應(yīng)用案例

目前運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)控制一般采用PLC直接控制或1PG模塊直接控制，例如在工作臺(tái)移動(dòng)裝置如圖1，按下啟動(dòng)按鈕，工作臺(tái)先執(zhí)行回原點(diǎn)操作，接著右移50mm處停止，接著返回原點(diǎn)停止。對于上述設(shè)計(jì)可采用兩種方案設(shè)計(jì)。方案1—直接用PLC控制步進(jìn)電機(jī)，方案2—采用1PG模塊控制步進(jìn)電機(jī)。本文重點(diǎn)講述方案1。

分析：定位距離為50mm，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)步進(jìn)電機(jī)脈沖數(shù)為10000個(gè)，脈沖方向?yàn)檎}沖頻率由于沒有時(shí)間設(shè)置可隨機(jī)設(shè)置如6000。脈沖數(shù)計(jì)算依據(jù)如下絲桿螺距為10mm，即步機(jī)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，工作臺(tái)移動(dòng)10mm。假設(shè)：將步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為10細(xì)分，步距角為0.18°：

電機(jī)轉(zhuǎn)一周所需脈沖數(shù)=360°/0.18°=2000個(gè)

每個(gè)脈沖行走的距離=10mm/2000=0.005mm

工作臺(tái)行走50mm所需脈沖數(shù)=50mm/0.005mm=10000個(gè)

（1）根據(jù)題目要求畫出I/O對照表。

（2）畫出系統(tǒng)連接圖。

工作臺(tái)移動(dòng)裝置系統(tǒng)連接如下圖2所示。

（3）PLC控制程序。

3.結(jié)束語

經(jīng)過試驗(yàn)證明，利用PLC控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的準(zhǔn)確定位操作簡單，可靠性高

【參考文獻(xiàn)】

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[2]田威，李小寧.氣動(dòng)自動(dòng)貨架系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2004.