一種適用PLC使用的步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動器
本文介紹了一種新型步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動器。該驅(qū)動器充分利用了單片機(jī)軟件控制靈活和PLC的ΔC門控制方便的主要特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的PLC步進(jìn)電機(jī)控制模塊與驅(qū)動電源合二為一，是一種新型的運(yùn)動控制產(chǎn)品。
傳統(tǒng)上，在用PLC 控制步進(jìn)電機(jī)時(shí)，通常在PLC中附加一塊專用的步進(jìn)電機(jī)控制智能模塊，再與驅(qū)動電源相連接實(shí)現(xiàn)控制功能。在市場上，一片PLC的價(jià)格在2000 元左右，而一塊控制智能模塊也值2000 元，再加上驅(qū)動電源在1500 到2500 元左右，在一些小型控制中顯得成本過高。本文介紹的一種控制驅(qū)動器產(chǎn)品，采用單片機(jī)內(nèi)置式控制軟件，接收PLC 的OC 門信息，將步進(jìn)電機(jī)控制模塊與驅(qū)動電源合二為一，省去了步進(jìn)電機(jī)控制智能模塊，使成本大為降低。該驅(qū)動器適用于各種二相、小于3A 的步進(jìn)電機(jī)。
一、系統(tǒng)硬件
本系統(tǒng)采用軟件環(huán)分驅(qū)動，大量工作由軟件完成。硬件電路十分簡單。如圖1所示。
眾所周知，普通的PLC 可編程控制器，輸入為OC 門或繼電器，很少有高速脈沖輸出口，但一般有脈沖計(jì)數(shù)輸入接口。我們利用這一特征點(diǎn)，通過以下配置可方便的完成機(jī)械運(yùn)動的過程或位置控制。
在機(jī)械運(yùn)動機(jī)構(gòu)上安裝過程控制使用的長光柵，并在運(yùn)動機(jī)構(gòu)一端設(shè)定限位開關(guān)為機(jī)械原點(diǎn)(可用光電、霍爾元件) ，遠(yuǎn)離限位開關(guān)為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的正方向。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)通電后，首先向機(jī)械原點(diǎn)運(yùn)行，當(dāng)碰到限位開關(guān)時(shí)， PLC 內(nèi)部的計(jì)數(shù)器自動清零。如我們要進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動的過程控制，通過光柵與步進(jìn)電機(jī)帶動的機(jī)械部件相連，確定步進(jìn)電機(jī)與光柵的脈沖當(dāng)量值之后，即可在PLC可編程控制器上編程實(shí)現(xiàn)高速高效的過程控制了。例如：步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量為01001mm ，與之配合的光柵反饋脈沖也選配輸出每個(gè)脈沖為01001mm ，這樣步進(jìn)電機(jī)每走一步，光柵反饋一次信號到PLC內(nèi)，計(jì)數(shù)器則加(或減)一。
由于該步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動器有7種速度可選，在不同的運(yùn)動情況下選不同的速度，當(dāng)運(yùn)行到確定的位置后，停止步進(jìn)電機(jī)即可。同時(shí)，控制驅(qū)動器內(nèi)還自帶升降頻控制、整步/細(xì)分切換等功能，所以PLC 的控制使用十分方便。
三、系統(tǒng)軟件
該系統(tǒng)的核心是單片機(jī)軟件部分。
軟件由以下幾個(gè)主要模塊組成。如圖3所示。
輸入模塊：CPU接收來自INT1到INT4的電平信號。其中INT1到INT3的各種不同組合用以選擇7種常用頻率來驅(qū)動電機(jī)，參見表1。INT4 決定運(yùn)動方向(1表示正轉(zhuǎn)，0表示反轉(zhuǎn)) 。
輸出模塊：此模塊包括脈沖環(huán)分和環(huán)分脈沖輸出(T0 中斷完成) 兩個(gè)子模塊。本系統(tǒng)按二相二十拍編寫程序。改變此模塊可以廣泛適用于二相各拍步進(jìn)電機(jī)。
四、總結(jié)
同傳統(tǒng)驅(qū)動器相比，該控制驅(qū)動器以軟件代替硬件步進(jìn)電機(jī)控制器和硬件脈沖環(huán)分電路，結(jié)構(gòu)簡單，成本節(jié)約。采用閉環(huán)控制，根據(jù)位置傳感器的不同種類和精度，可廣泛適用于坐標(biāo)測量儀、比長儀等各種不同精度的精密儀器和機(jī)床設(shè)備。
參考文獻(xiàn)
[1] 張培仁，劉振安1MCS 單片機(jī)應(yīng)用大全，科海培訓(xùn)中心.
[2] 孫育才1MCS - 51 系列單片機(jī)原理及其應(yīng)用1 南京工學(xué)院出版社.
傳統(tǒng)上，在用PLC 控制步進(jìn)電機(jī)時(shí)，通常在PLC中附加一塊專用的步進(jìn)電機(jī)控制智能模塊，再與驅(qū)動電源相連接實(shí)現(xiàn)控制功能。在市場上，一片PLC的價(jià)格在2000 元左右，而一塊控制智能模塊也值2000 元，再加上驅(qū)動電源在1500 到2500 元左右，在一些小型控制中顯得成本過高。本文介紹的一種控制驅(qū)動器產(chǎn)品，采用單片機(jī)內(nèi)置式控制軟件，接收PLC 的OC 門信息，將步進(jìn)電機(jī)控制模塊與驅(qū)動電源合二為一，省去了步進(jìn)電機(jī)控制智能模塊，使成本大為降低。該驅(qū)動器適用于各種二相、小于3A 的步進(jìn)電機(jī)。
一、系統(tǒng)硬件
本系統(tǒng)采用軟件環(huán)分驅(qū)動，大量工作由軟件完成。硬件電路十分簡單。如圖1所示。
圖1 控制驅(qū)動器線路簡圖
圖2 系統(tǒng)硬件
眾所周知，普通的PLC 可編程控制器，輸入為OC 門或繼電器，很少有高速脈沖輸出口，但一般有脈沖計(jì)數(shù)輸入接口。我們利用這一特征點(diǎn)，通過以下配置可方便的完成機(jī)械運(yùn)動的過程或位置控制。
在機(jī)械運(yùn)動機(jī)構(gòu)上安裝過程控制使用的長光柵，并在運(yùn)動機(jī)構(gòu)一端設(shè)定限位開關(guān)為機(jī)械原點(diǎn)(可用光電、霍爾元件) ，遠(yuǎn)離限位開關(guān)為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的正方向。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)通電后，首先向機(jī)械原點(diǎn)運(yùn)行，當(dāng)碰到限位開關(guān)時(shí)， PLC 內(nèi)部的計(jì)數(shù)器自動清零。如我們要進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動的過程控制，通過光柵與步進(jìn)電機(jī)帶動的機(jī)械部件相連，確定步進(jìn)電機(jī)與光柵的脈沖當(dāng)量值之后，即可在PLC可編程控制器上編程實(shí)現(xiàn)高速高效的過程控制了。例如：步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量為01001mm ，與之配合的光柵反饋脈沖也選配輸出每個(gè)脈沖為01001mm ，這樣步進(jìn)電機(jī)每走一步，光柵反饋一次信號到PLC內(nèi)，計(jì)數(shù)器則加(或減)一。
由于該步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動器有7種速度可選，在不同的運(yùn)動情況下選不同的速度，當(dāng)運(yùn)行到確定的位置后，停止步進(jìn)電機(jī)即可。同時(shí)，控制驅(qū)動器內(nèi)還自帶升降頻控制、整步/細(xì)分切換等功能，所以PLC 的控制使用十分方便。
三、系統(tǒng)軟件
該系統(tǒng)的核心是單片機(jī)軟件部分。
軟件由以下幾個(gè)主要模塊組成。如圖3所示。
圖3 控制軟件模塊
輸入模塊：CPU接收來自INT1到INT4的電平信號。其中INT1到INT3的各種不同組合用以選擇7種常用頻率來驅(qū)動電機(jī)，參見表1。INT4 決定運(yùn)動方向(1表示正轉(zhuǎn)，0表示反轉(zhuǎn)) 。
表1 編碼信息與頻率關(guān)系 
圖4 升降頻曲線
輸出模塊：此模塊包括脈沖環(huán)分和環(huán)分脈沖輸出(T0 中斷完成) 兩個(gè)子模塊。本系統(tǒng)按二相二十拍編寫程序。改變此模塊可以廣泛適用于二相各拍步進(jìn)電機(jī)。
四、總結(jié)
同傳統(tǒng)驅(qū)動器相比，該控制驅(qū)動器以軟件代替硬件步進(jìn)電機(jī)控制器和硬件脈沖環(huán)分電路，結(jié)構(gòu)簡單，成本節(jié)約。采用閉環(huán)控制，根據(jù)位置傳感器的不同種類和精度，可廣泛適用于坐標(biāo)測量儀、比長儀等各種不同精度的精密儀器和機(jī)床設(shè)備。
參考文獻(xiàn)
[1] 張培仁，劉振安1MCS 單片機(jī)應(yīng)用大全，科海培訓(xùn)中心.
[2] 孫育才1MCS - 51 系列單片機(jī)原理及其應(yīng)用1 南京工學(xué)院出版社.
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