步进电机如何直接控制plc？方法有哪些？

步进电机常用来做定位控制，它可以由PLC输出的脉冲数量控制旋转的角度(相对来说可以是距离)，脉冲的频率控制步进电机旋转的速度。但用于控制精度不是很高的场合，简单、经济、控制方便;对于控制精度要求很高的场合，就得使用伺服控制系统了。

步进系统=步进驱动器+步进电机。步进电机由步进驱动器来驱动，相当于驱动电源，且它受外部的脉冲信号和方向信号控制(这里举例是西门子PLC输出脉冲)，进而控制步进电机的旋转角度和速度。

步进驱动器+步进电机+西门子PLC(CPU 222 CN)

相关的定义

1、驱动器：用于PLC控制步进电机的媒介，负责把PLC给的脉冲信号经过放大后，输给步进电机，使电机按照PLC和驱动器给定的参数运行。

控制过程

2、步距角：每个脉冲使步进电机旋转的角度，比较普遍的是1.8°，这个一般是不可以改变的啦。

例：在未设定细分情况下，控制步距角为1.8°的步进电机转动一圈(360°)，需要PLC发出多少个脉冲?

答：360°/X=1.8°/1，所以X=200个脉冲。

3、细分：实际应用中发现，步距角很大的话，每次转动的角度也就很大，会引起振动，相应的控制误差也会变大。所以引入了细分的功能。意思就是，通过驱动器的DIP开关把步距角多分几分，让电机转动更加平稳。

例：步距角为1.8°，设定10细分，那么PLC每发出一个脉冲，电机只转动0.18°，步进电机转动一圈(360°)，需要PLC发出多少个脉冲?

答：360°/X=0.18°/1，所以X=2000个脉冲。

小结：步距角越大，脉冲数越少;步距角越小，脉冲数越多。

步进系统硬件介绍(以普菲德步进电机为例)

1、步进驱动器

普菲德驱动器说明

步进电机的方向控制一般有两种：

A)脉冲+方向：PUL有脉冲产生时，电机就会转动，方向由DIR来决定。

B)正向脉冲+反向脉冲：当PUL有脉冲产生时，正转;当DIR有脉冲产生时，反正。但PUL与DIR不能同时有脉冲产生。

2、步进电机

当A.B 两相绕组调换时，可使电机反向。

在组合机床自动线中，一般根据不同的加工精度要求设置三种滑台(1)液压滑台，用于切削量大，加工精度要求较低的粗加工工序中;(2)机械滑台，用于切削量中等，具有一定加工精度要求的半精加工工序中;(3)数控滑台，用于切削量小，加工精度要求很高的精加工工序中。可编程控制器(简称PLC)以其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点，被广泛应用于工业自动控制中。特别是在组合机床自动生产线的控制及CNC机床的S、T、M功能控制更显示出其卓越的性能。PLC控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制，可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低70~90%，甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存。特别是大型自动线中可以使控制系统的成本显著下降。

2 PLC控制的数控滑台结构

一般组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。采用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分组成，见图1。

伺服传动机构中的齿轮Z1、Z2应该采取消隙措施，避免产生反向死区或使加工精度下降;而丝杠传动副则应该根据该单元的加工精度要求，确定是否选用滚珠丝杠副。采用滚珠丝杠副，具有传动效率高、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点，但成本较高且不能自锁。

3 数控滑台的PLC控制方法

数控滑台的控制因素主要有三个：

3.1 行程控制

一般液压滑台和机械滑台的行程控制是利用位置或压力传感器(行程开关/死挡铁)来实现;而数控滑台的行程则采用数字控制来实现。由数控滑台的结构可知，滑台的行程正比于步进电机的总转角，因此只要控制步进电机的总转角即可。由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数;因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数：

n= DL/d (1)

式中 DL——伺服机构的位移量(mm)，d ——伺服机构的脉冲当量(mm/脉冲)

3.2 进给速度控制

伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速，而步进电机的转速取决于输入的脉冲频率;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲频率:

f=Vf/60d (Hz) (2)

式中 Vf——伺服机构的进给速度(mm/min)

3.3 进给方向控制

进给方向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其转向;如三相步进电机通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A…时步进电机正转;当绕组按A-AC-C-CB-B-BA-A…顺序通电时步进电机反转。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来实现，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。

4 PLC的软件控制逻辑

由滑台的PLC控制方法可知，应使步进电机的输入脉冲总数和脉冲频率受到相应的控制。因此在控制软件上设置一个脉冲总数和脉冲频率可控的脉冲信号发生器;对于频率较低的控制脉冲，可以利用PLC中的定时器构成，如图2所示。脉冲频率可以通过定时器的定时常数控制脉冲周期，脉冲总数控制则可以设置一脉冲计数器C10。当脉冲数达到设定值时，计数器C10动作切断脉冲发生器回路，使其停止工作。伺服机构的步进电机无脉冲输入时便停止运转，伺服执行机构定位。当伺服执行机构的位移速度要求较高时，可以用PLC中的高速脉冲发生器。不同的PLC其高速脉冲的频率可达4000~6000Hz。对于自动线上的一般伺服机构，其速度可以得到充分满足。