來源：網(wǎng)絡(luò) 2012-07-08 關(guān)鍵詞：自動(dòng)化 PLC 步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器　　本文介紹了一種新型步進(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)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(dòng)電源合二為一，是一種新型的運(yùn)動(dòng)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(dòng)電源相連接實(shí)現(xiàn)控制功能。在市場(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)器適用于各種二相、小于3A 的步進(jìn)電機(jī)?！　∫弧⑾到y(tǒng)硬件　　本系統(tǒng)采用軟件環(huán)分驅(qū)動(dòng)，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(dòng)器線路簡圖　　圖2所示，同PLC 配合閉環(huán)控制步進(jìn)電機(jī)，是該驅(qū)動(dòng)器的一種典型應(yīng)用?！　?
　　圖2 系統(tǒng)硬件　　二、系統(tǒng)工作原理　　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(dòng)的過程或位置控制。　　在機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上安裝過程控制使用的長光柵，并在運(yùn)動(dòng)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(dòng)清零。如我們要進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的過程控制，通過光柵與步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)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(hào)到PLC內(nèi)，計(jì)數(shù)器則加(或減)一?！　∮捎谠摬竭M(jìn)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器有7種速度可選，在不同的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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?！　∪⑾到y(tǒng)軟件　　該系統(tǒng)的核心是單片機(jī)軟件部分?！　≤浖梢韵聨讉€(gè)主要模塊組成。如圖3所示?！　?
　　圖3 控制軟件模塊　　初始化模塊：清理程序中所需的標(biāo)志位，判斷是否需要啟動(dòng)電機(jī)并復(fù)位電機(jī)?！　≥斎肽K：CPU接收來自INT1到INT4的電平信號(hào)。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(dòng)電機(jī)，參見表1。INT4 決定運(yùn)動(dòng)方向(1表示正轉(zhuǎn)，0表示反轉(zhuǎn)) ?！　”? 編碼信息與頻率關(guān)系　　
　　升降頻模塊：此模塊包括升降頻數(shù)據(jù)表和查詢數(shù)據(jù)表并給計(jì)數(shù)器T0 賦值兩個(gè)子模塊。它保證在兩種頻率之間切換時(shí)平穩(wěn)圓滑過渡且不失步。程序在升降頻過程中，涉及到“最優(yōu)化升降頻曲線”如圖4 所示，這條曲線的方程由電機(jī)參數(shù)決定。詳細(xì)說明查閱其他資料。在處理這條曲線時(shí)，由時(shí)間t 每遞增△t 所對(duì)應(yīng)的頻率f 構(gòu)成一張表，并對(duì)應(yīng)生成一頁MCS - 51 匯編語言數(shù)據(jù)表(計(jì)時(shí)器T0 的初值) ，以查詢數(shù)據(jù)表的方式來擬合這條曲線，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化升降頻過程?！　?
　　圖4 升降頻曲線　　整步/ 細(xì)分切換模塊：程序確定將七種常用頻率以細(xì)分形式驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以滿足電機(jī)處以不同工作狀態(tài)時(shí)的不同需要;并將最高頻率設(shè)置成以整步驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)能高速空走。本模塊負(fù)責(zé)完成從整步到細(xì)分、從細(xì)分到整步的切換。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)?！　∷?、總結(jié)　　同傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器相比，該控制驅(qū)動(dòng)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(cè)量儀、比長儀等各種不同精度的精密儀器和機(jī)床設(shè)備?！　⒖嘉墨I(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