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適用PLC系統使用的步進電機控制驅動器

發布時間:2019-09-19

一種新型步進電機控制驅動器。該驅動器充分利用了單片機軟件控制靈活和PLC的ΔC門控制方便的主要特點,將傳統的PLC步進電機控制模塊與驅動電源合二為一,是一種新型的運動控制產品。
傳統上,在用PLC控制步進電機時,通常在PLC中附加一塊專用的步進電機控制智能模塊,再與驅動電源相連接實現控制功能。在市場上,一片PLC的價格在2000元左右,而一塊控制智能模塊也值2000元,再加上驅動電源在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動器產品,采用單片機內置式控制軟件,接收PLC的OC門信息,將步進電機控制模塊與驅動電源合二為一,省去了步進電機控制智能模塊,使成本大為降低。該驅動器適用于各種二相、小于3A的步進電機。
一、系統硬件
本系統采用軟件環分驅動,大量工作由軟件完成。硬件電路十分簡單。
二、系統工作原理
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,但一般有脈沖計數輸入接口。我們利用這一特征點,通過以下配置可方便的完成機械運動的過程或位置控制。
在機械運動機構上安裝過程控制使用的長光柵,并在運動機構一端設定限位開關為機械原點(可用光電、霍爾元件),遠離限位開關為步進電機運行的正方向。當步進電機通電后,首先向機械原點運行,當碰到限位開關時,PLC內部的計數器自動清零。如我們要進行機械運動的過程控制,通過光柵與步進電機帶動的機械部件相連,確定步進電機與光柵的脈沖當量值之后,即可在PLC可編程控制器上編程實現高速的過程控制了。例如:步進電機的脈沖當量為01001mm,與之配合的光柵反饋脈沖也選配輸出每個脈沖為01001mm,這樣步進電機每走一步,光柵反饋一次信號到PLC內,計數器則加(或減)一。
由于該步進電機控制驅動器有7種速度可選,在不同的運動情況下選不同的速度,當運行到確定的位置后,停止步進電機即可。同時,控制驅動器內還自帶升降頻控制、整步/細分切換等功能,所以PLC的控制使用十分方便。
三、系統軟件
該系統的核心是單片機軟件部分。
初始化模塊:清理程序中所需的標志位,判斷是否需要啟動電機并復位電機。http://www.tianrui-auto.com
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種常用頻率來驅動電機,參見表1。INT4決定運動方向(1表示正轉,0表示反轉)。
升降頻模塊:此模塊包括升降頻數據表和查詢數據表并給計數器T0賦值兩個子模塊。它保證在兩種頻率之間切換時平穩圓滑過渡且不失步。程序在升降頻過程中,涉及到“優化升降頻曲線”如圖4所示,這條曲線的方程由電機參數決定。詳細說明查閱其他資料。
在處理這條曲線時,由時間t每遞增△t所對應的頻率f構成一張表,并對應生成一頁MCS-51匯編語言數據表(計時器T0的初值),以查詢數據表的方式來擬合這條曲線,實現優化升降頻過程。
整步/細分切換模塊:程序確定將七種常用頻率以細分形式驅動電機,以滿足電機處以不同工作狀態時的不同需要;并將頻率設置成以整步驅動電機,使電機能高速空走。本模塊負責完成從整步到細分、從細分到整步的切換。
輸出模塊:此模塊包括脈沖環分和環分脈沖輸出(T0中斷完成)兩個子模塊。本系統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電機。

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