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本文提出一種用可編程序控制器（PLC）直接控制步進電機的方法，如圖2所示。這條技術(shù)路線的優(yōu)點是：大大減少系統(tǒng)設(shè)計的工作量，不存在各部分接口信號的匹配問題，提高系統(tǒng)的可靠性。整個控制系統(tǒng)由PLC和步進電機組成。作為一種工業(yè)控制計算機PLC的功能越來越強。不僅僅可用于開關(guān)邏輯控制，還可用于閉環(huán)過程控制，并可與其它計算機組成多級控制系統(tǒng)。有了PLC的強大功能的支持，各種不同控制系統(tǒng)的不同指令脈沖控制器的任務(wù)均可用PLC的不同控制程序來完成。對于環(huán)形脈沖分配器和功率放大器的功能則對PLC提出兩個特性要求。一是在此應(yīng)用的PLC最好是具有實時刷新技術(shù)的PLC，使輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫芝或更高。其目的是使環(huán)形脈沖分配能有較高的分配速度，充分利用步進電機的速度響應(yīng)能力，提高整個系統(tǒng)的快速性。二是PLC本身的輸出端口應(yīng)該采用大功率晶體管，以滿足步進電機各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動要求。應(yīng)該指出的是采用繼電器或可控硅做輸出端口的PLC，即使軟件環(huán)形脈沖分配能達(dá)到高速要求，但由于輸出端口器件難以高速導(dǎo)通和關(guān)斷直流電源，不能向步進電機各相繞組提供驅(qū)動脈沖電流，故不能用于步進電機的PLC直接控制。對于滿足一、二兩個要求的PLC，如美國IPM公司的IP1612DC-220可編程序控制器，可以對步進電機進行直接控制。
圖2 步進電機的PLC直接控制
筆者已成功地將這種方法用于ZXJ1000-C型預(yù)應(yīng)力復(fù)合制袋自動生產(chǎn)線的切袋誤差自動補償系統(tǒng)中。系統(tǒng)將傳感器測得的袋長誤差信號由PLC的輸入端口送入，如圖3所示。根據(jù)誤差與補償?shù)乃惴�，由PLC的程序自動算出步進電機應(yīng)補償?shù)霓D(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)角步數(shù)，并由環(huán)形分配程序通過輸出端口Y9、Y10、Y11進行環(huán)形脈沖分配，從而控制接到步進電機三相繞組的48V直流電源的依次通、斷，形成旋轉(zhuǎn)磁場，使步進電機轉(zhuǎn)動。步進電機的轉(zhuǎn)動再經(jīng)機械差速器疊加到主傳動鏈中，使袋長誤差得以補償。由于步進電機是電感性負(fù)載，直流電阻很小，故接限流電阻以免脈沖電流過大損壞PLC端口，即Y9、Y10、Y11所對應(yīng)的大功率晶體管。當(dāng)Y9、Y10、Y11所對應(yīng)的大功率晶體管按：Y9-Y9Y10-Y10-Y10Y11-Y11－Y11Y9-Y9……依次導(dǎo)通、斷開時，步進電機正轉(zhuǎn)。按：Y9-Y9Y11-Y11-Y11Y10-Y10-Y10Y9-Y9……依次導(dǎo)通、斷開時，步進電機反轉(zhuǎn)。即步進電機按三相六拍工作。每當(dāng)步進電機走一步，環(huán)形脈沖分配程序的步數(shù)減一，當(dāng)步數(shù)減為零時，停止環(huán)形脈沖分配，等待下一次測量誤差的輸入。
圖3 具體應(yīng)用圖
結(jié)束語
采用PLC直接控制步進電機的誤差補償系統(tǒng)功能完善、靈活性大、可靠性高。該生產(chǎn)線已獲得國家科技進步獎。特別強調(diào)的是采用PLC直接控制步進電機的方法，減少了系統(tǒng)設(shè)計的工作量、能大大縮短開發(fā)研制周期，在一定范圍內(nèi)，有較高的推廣和實用價值。
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