步进电动机控制工作任务

  一、任务要求

  步进电动机是一种利用电磁铁将脉冲信号转换为线位移或角位移的电动机，即给一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度。它广泛应用于办公用品中的打印机位移和托架移动／复印机纸数控制、绘图仪的X、Y，轴驱动和工业生产中的数控机床的X、y轴驱动等。图4-7 -3为步进电动机工作原理示意图，通过顺序切换开关，控制电动机每组绕组轮流通电，以使电动机转子按照顺时针方向一步一步地转动。切换开关由电脉冲信号控制，脉冲信号由PLC根据控制要求计算后发出，然后再经过分配放大后驱动步进电动机。其动作顺序如下：当S1→ON，U极ON；S1→OFF，S2→ON，V极ON；S2→OFF，S3→ON，W极ON；S3→OFF，S1→ON，U极ON；本课题的任务是使用PLC位移指令实现步进电动机正反转和调速控制。

 

图4 -7 -3步进电动机工作原理示意图

    二、任务分析

    根据程序控制要求，启停按钮XO，正转开关X1，反转开关X2。X3为减速按钮，X4为增速按钮，脉冲序列通过YO~Y2（晶体管）输出。

    1．输入／输出点的确定

    从上面的分析可知，需要5个输入点，3个输出点，具体输入／输出点分配如表4-7-1所列。

表4 -7 -1  步进电动机控制输入／输出点分配表

 

    2．PLC控制接线图

    根据输入／输出点分配，PLC控制系统实现的步进电动机控制线路如图4-7 -4所示。

 

图4 -7 -4 PLC控制系统实现的

    步进电动机控制线路图

    3．PLC梯形图

    在程序中采用积算定时器T246为脉冲发生器。因系统配置的PLC为继电器输出类型，其通断频率过高有可能损坏PLC，故设定范围为K100~K1000 ms，则步进电动机可获得10～1步／s的变速范围。程序运行时，DO初始值为K500，Y1、M0、M1置为ON。当按下XO时，启动定时器T246的设定值，DO初始值K500作为T246的设定值。以正转为例，当X1为ON，由于传送进KIMO的数值是3，即形成011的排列，T246完成第一次定时，移位指令就会移动1位，如果是正序列脉冲，则序列的排列为110；T246完成第二次定时，序列的排列为101；T246完成第三次定时，序列的排列为011；T246完成第四次定时，序列的排列为110；T246完成第五次定时，则序列的排列为101。依此类推，可以观察到形成101011110101011110的三拍循环，正好符合电动机三相三拍的要求。当电动机反转时，学生可自己思考排列的规律。具体的梯形图如图4 -7-5所示。

 

图4 -7 -5  步进电动机控制电路的梯形图