步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)案例綜述總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體硬件結(jié)構(gòu)如REF_Ref68282069\h圖3.1所示，整體上分為3個(gè)部分：1.西門子S7-200主控:負(fù)責(zé)輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)和方向電平。2.PMM8713脈沖分配模塊:負(fù)責(zé)對(duì)PLC發(fā)出的脈沖進(jìn)行整形。3.驅(qū)動(dòng)模塊：主要負(fù)責(zé)接受控制脈沖信號(hào)，將數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)進(jìn)行放大。圖3.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)的工作原理本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是對(duì)步進(jìn)電機(jī)的PLC控制進(jìn)行研究。采用西門子S7-200作為主控制器，并且能夠達(dá)到了軟件與硬件相結(jié)合控制的目的。PLC的脈沖分配可分為軟件法和硬件法。軟件控制法是采用軟件編程取代脈沖分配器來達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)的目的。而硬件控制法是用專用脈沖分配芯片來控制脈沖的。用PLC控制步進(jìn)電機(jī)，需實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制，位置控制和加減速控制。電路組成和工作原理電路主要由西門子S7-200PLC、PMM8713環(huán)形分配、驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、光電編碼器構(gòu)成。主處理器PLC通過I/O端口與PMM8713相連，將運(yùn)動(dòng)控制命令發(fā)送給PMM8713，并通過編程對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度、位置、加減速進(jìn)行設(shè)定，由PMM8713對(duì)功率放大電路發(fā)出信號(hào)穿給步進(jìn)電機(jī)，增量編碼器提供一個(gè)反饋回路給PLC，從而構(gòu)成一個(gè)控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)1.速度控制步進(jìn)電機(jī)的速度控制通過PLC發(fā)出的步進(jìn)脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)，從圖3.2可以看出，受到步進(jìn)電機(jī)輸入脈沖的周期改變的影響，然而脈沖變化的快慢也最終使電機(jī)的轉(zhuǎn)速也跟著變化。因而要想改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度就只需要改變輸入電機(jī)的脈沖周期就可以了。由步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=(其中轉(zhuǎn)子齒數(shù)=50，我這邊是42BYG4503混合步進(jìn)電機(jī);運(yùn)行拍數(shù)m=8)及轉(zhuǎn)速的控制要求最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速，這些都對(duì)應(yīng)著脈沖頻率的變化，從何實(shí)現(xiàn)速度的控制。圖3.2脈沖分配波形圖2.加減速控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或是反轉(zhuǎn)時(shí)，都是由加速、恒速和減速這三個(gè)過程組成。步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)需要有加速過程;步進(jìn)電機(jī)的停止需要有減速過程。原因就在于假如步進(jìn)電機(jī)接收到的信號(hào)變化太快，就會(huì)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)或是失步現(xiàn)象，而出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象就是因?yàn)樾盘?hào)變化太快產(chǎn)生的慣性的作用而使步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作跟不上信號(hào)的變化頻率，從而出現(xiàn)位置精度降低的影響。為了達(dá)到加速或是減速控制的要求，并且任何的加減速不過程都是會(huì)滿足一定的曲線關(guān)系的，直線、曲線、指數(shù)函數(shù)等等，如圖3.3是兩種比較常見的加減速運(yùn)行曲線。之所以需要選定某種加減速曲線是因?yàn)楫?dāng)選擇了最佳的曲線后，可以使步進(jìn)電機(jī)的加減速過程不至于出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、失步、過沖等不良現(xiàn)象，就可以充分利用現(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩，能夠快速響應(yīng)，縮短加減速時(shí)間。比較簡(jiǎn)單的，且容易編寫程序的加減速曲線就是如圖3.3（a）所示的勻加速或是勻減速曲線。由于在采用直線加速時(shí)，加速度不變，就要求轉(zhuǎn)矩也是非線性關(guān)系。這就會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的提高使轉(zhuǎn)矩降低。因此，按照這種直線進(jìn)行加速會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)矩的不足而出現(xiàn)不良現(xiàn)象。采用如REF_Ref68282845\h圖3.3（b）所示的按照實(shí)際加減速工程擬合的曲線可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)最佳的控制，原因就在用于電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速是接近指數(shù)形式的關(guān)系。圖3.3加減速運(yùn)行曲線3.位置控制步進(jìn)電機(jī)從一個(gè)位置精確運(yùn)行到另一個(gè)位置的過程就是步進(jìn)電機(jī)的位置控制。步進(jìn)電機(jī)每前進(jìn)一步都是因?yàn)榻邮盏搅艘粋€(gè)脈沖信號(hào)，原因在于