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泰安群英汇仪器仪表plc变频器三段速控制梯形图

时间:2020-01-13 02:20来源:公司简介
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  如何用PLC控制步进电机?_电子/电路_工程科技_专业资料。如何用PLC控制步进电机

  如何实现 PLC 控制步进电机 PLC 对步进电动机的控制 (1)前言 步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件 步进电机的输出位移量与输人脉冲个数成正比, 其速度与单位时间内 输人的脉冲数(即脉冲频率)成正比, 其转向与脉冲分配到步进电机的 各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、plc变频器三段速控制梯形图频率及电机绕 组通电的相序,便可控制步进电机的输出位移量、速度和方向。步进 电机具有较好的控制性能,其启动、停车、反转及其它任何运行方式 的改变都可在少数脉冲内完成,且可获得较高的控制精度,因而广泛 应用在数控机床、 钟表、 数字系统、 程序控制系统及航天工业装置中。 随着科技的飞速发展,计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。 可编程序控制器 (PLC:Programmable LogicController) ,是一种新 型、通用的自动控制装置,具有良好的控制精度、高可靠性、灵活通 用、便于编程、使用方便等优点,近年来在工业自动控制、机电一体 化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。PLC 对步进电机也具有 良好的控制能力,利用其高速脉冲输出功能或运动控制功能,即可实 现对步进电机的控制。 因此如何实现 PLC 控制步进电机的通用控制电 路设计方法有着实际生产意义。 (二)PLC 特点 1.软硬件功能强。PLC 内部具备很多功能,如时序、计算器、主控继 电器、移位寄存器及中间寄存器等,能够方便地实现延时、锁存、比 较、跳转和强制 0/I 等功能。PLC 不仅可进行逻辑运算、算术运算、 1 如何实现 PLC 控制步进电机 数据转换以及顺序控制,而且还可以实现模拟运算、显示、监控、打 印以及报表生成等功能。 2.通用性强、采用模块化结构。绝大多数 PLC 均采用模块化结构,为 了适应各种工业控制需要, 设计人员可以根据控制对象的规模和控制 要求,选择合适的 PLC 产品组成所需要的控制系统。包括 CPU,电源、 I/0 接口等均采用模块化设计,系统的规模和功能可根据需要自行组 合且扩充方便、组合灵活。 3.运行稳定可靠,抗干扰能力强。PLC 采用可屏蔽、滤波、隔离、故 障诊断和自动恢复等措施,使可编程控制器具有很强的抗干扰能力, 其平均无故障时间达到(3~5)×104h 以上此外 PLC 还具有编程简 单易学、手段多;安装简单、维修方便;速度快等特点,是“机电一 体化”特有的产品。 (三)步进电机工作原理及特点 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动 器接收到一个脉冲信号, 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固 定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行 的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目 的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从 而达到调速的目的。 步进电动机的工作原理实际上是电磁铁的作用 原理。当 A 相绕组通电时,转子的齿与定子 AA 上的齿对齐。若 A 相 断电,B 相通电,由于磁力的作用,转子的齿与定子 BB 上的齿对齐, 转子沿顺时针方向转过,如果控制线路不停地按 A→B→C→A?的顺 2 如何实现 PLC 控制步进电机 序控制步进电动机绕组的通断电, 步进电动机的转子便不停地顺时针 转动。若通电顺序改为 A→C→B→A?,步进电动机的转子将逆时针 转动 30,这种通电方式称为三相三拍。而通常的通电方式为三相六 拍,其通电顺序为 A→AB→B→BC→C→CA→A?及 A→AC→C→CB→B →BA→A?, 相应地, 定子绕组的通电状态每改变一次, 转子转过 15。 步进电机具有以下特点: (1)步进电机的角位移与输人脉冲数严格成 正比,电机运转一周后没有累积误差,具有良好的跟随性。 (2)由步 进电机与驱动器电路组成的开环数字控制系统,泰安群英汇仪器仪表既非常简单、廉价, 又非常可靠。同时,它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控 制系统。 (3 ) 步进电机的动态响应快, 易于启停、 正反转及变速。(4) 速度可在相当宽的范围内平滑调节, 低速下仍能保证获得大转矩。 (5) 步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行, 它不能直接使用交流电源 和直流电源。 步进电机常见的工作方式有:三相单三拍、三相双三拍、三相六拍、 二相四拍、泰安群英汇仪器仪表二相八拍、四相四拍及四相八拍等工作方式。 下面就以三菱 PLC 对三相单三拍步进电机的控制为例进行研究。 (四)步进电机控制 1.控制要求: (1)进行电机转速控制; (2)实现电机的正反转控制; (3) 能对电机的步数进行控制。 2.控制原则:步进电机能响应而不失步的最高步进频率称为“启动频 率” ;与此类似, “停止频率”是指系统控制信号突然关断,步进电机 不冲过目标位置的最高步进频率。而电机的启动频率、停止频率和输 3 如何实现 PLC 控制步进电机 出转矩都要和负载的转动惯量相适应。有了这些数据,就能有效地对 步进电机进行变速控制。采用 PLC 控制步进电机,应计算系统的脉冲 当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量,进而选择 PLC 及其相应的功能 模块。根据脉冲频率可以确定 PLC 高速脉冲输出时需要的频率,根据 脉冲数量可以确定 PLC 的位宽。 3.转速控制:步进电机的转速取决于输入的脉冲频率。当改变输人脉 冲的周期时,ABCD 四相绕组高低电平的宽度将发生变化,这就导致 通电和断电变化的速率发生变化,使电机转速发生变化,所以调节输 人脉冲的周期就可以控制步进电机的运动速度。 图 1 脉冲分配波形图 4.正、反转控制:步进电机的正、反转控制可通过改变步进电机各绕 组的通电顺序来改变其转向, 三相单三拍步进电机通电顺为 A-B-C 时 电机正转;当绕组按 A-C-B 顺序通电时电机反转。因此,可以通过 PLC 输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序,或经编程 改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序实现。 5.步数控制:步进电机每输人一个电脉冲就前进一步,其输出的角位 移与输人的脉冲数成正比。 因此可以根据步进电机的输出位移量确定 PLC 输出的脉冲个数,即可实现对步进电机的步数控制。 n =△L/δ 4 如何实现 PLC 控制步进电机 式中△L 为步进电机的输出位移量(mm),δ 为机构的脉冲当量(mm/脉 冲)。 (五)PLC 控制系统 (1)控制框图 图 2 控制图框 (2)I/O 分配表 3.驱动电路 由步进电机的工作原理及工作方式可知, 控制步进电机最主要的就是 要产生出符合要求的控制脉冲。 而 PLC 发产生的脉冲信号不足以直接 驱动步进电动机的功率, 因此必须设计驱动电路使得 PLC 能通过驱动 器来控制步进电机。 4.步进电机的 PLC 控制方法及程序设计梯形图(部分)。 (1) 转速控制: 由脉冲发生器产生不同周期 T 的控制脉冲,通过脉冲控制器的选择, 再通过环形分配器使三个输出继电器 YO,Y1,Y2 按照单拍的通电方式 接通。 (2)正、反转控制:通过正、反转驱动环节(调换相序),改变 YO,Y1,Y2 接通的顺序,以实现步进电机的正、反转控制。 (3)步数 控制:通过脉冲计数器,控制单拍时序脉冲数,以实现对步进电机步 数的控制。 5 如何实现 PLC 控制步进电机 系统控制步进电机的梯形图(部分)如图 3 所示。 图 3 步进电机控制的梯形图. (六)结束语 经实践证明, 本文利用三菱 PLC 可方便地实现对步进电机的速度和位 6 如何实现 PLC 控制步进电机 置进行控制,可靠地实现各种步进电机的操作,控制效果良好。利用 PLC 对步进电机进行控制,简单方便,只需改变 PLC 程序中相应部分 便可改变控制参数。而且对任何相数的步进电机都可以使用,在设计 方法上简单易行。不仅减少了控制系统设计的工作量,plc变频器三段速控制梯形图而且提高了控 制系统的可靠性。 7

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