plc控制步進電機的案例
【干貨】西門子S7-1200博途用LAD和SCL語言控制步進電機程序分析
西門子S7-1200PLC控制步進電機的梯形圖程序
西門子S7-1200PLC控制步進電機的梯形圖程序，也可以用結構化編程的思路來編程。
首先，新建一個FB，編程語言選擇LAD（梯形圖）。
然后，在FB編程區編寫程序段1~19。
程序段1，M1.2為系統存儲器始終為1。手/自動開關為1時，自動模式開啟；手/自動開關為0時，手動模式開啟。
程序段2，M1.2為系統存儲器始終為1。啟動使能按鈕一個上升沿在步進電機未使能時，置位軸使能；啟動使能按鈕一個上升沿在步進電機已使能時，復位軸使能。
▼ 程序段1、2
程序段3，步進電機啟動使能，調用MC_Power指令程序。
程序段4，步進電機點動模式，調用MC_MoveJog指令程序。
▼ 程序段3、4
程序段5，在手動模式下，按復位按鈕，復位指令啟動。
程序段6，步進電機復位模式，調用MC_Reset指令程序。
程序段7，步進自動轉換為手動模式的一個脈沖時，觸發暫停模式。
▼程序段5、6、7
程序段8，步進電機暫停模式，調用MC_Halt指令程序。
程序段9，在自動模式下，按復位按鈕，回原點指令啟動。
▼程序段8、9
程序段10，步進電機回原點模式，調用MC_Home指令程序。
程序段11，在自動模式下，按自動啟動按鈕，開始執行定位運行。
展開 plc控制步進電機邏輯思路
plc作為一種工業控制計算機，具有模塊化結構、配置靈活、高速的處理速度、精確的數據處理能力、PLC對步進電機也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運動控制功能，即可實現對步進電機的控制。
對于那些在運行過程中移動距離和速度均確定的具體設備，小編認為采用PLC通過步進電機驅動器來控制步進電機的運轉是一種理想的技術方案。
步進電機的特點：
（1）步進電機的角位移與輸入脈沖數嚴格成正比，電機運轉一周后沒有累積誤差，具有良好的跟隨性。
（2）由步進電機與驅動器電路組成的開環數字控制系統，既非常簡單、廉價，又非常可靠。同時，它也可以與角度反饋環節組成高性能的閉環數字控制系統。
（3）步進電機的動態響應快，易于啟停、正反轉及變速。
（4）速度可在相當寬的范圍內平滑調節，低速下仍能保證獲得大轉矩。
（5）步進電機只能通過脈沖電源供電才能運行，它不能直接使用交流電源和直流電源。
步進電機能響應而不失步的最高步進頻率稱為“啟動頻率”；與此類似，“停止頻率”是指系統控制信號突然關斷，步進電機不沖過目標位置的最高步進頻率。而電機的啟動頻率、停止頻率和輸出轉矩都要和負載的轉動慣量相適應。有了這些數據，就能有效地對步進電機進行變速控制。
采用PLC控制步進電機，應根據下式計算系統的脈沖當量、脈沖頻率上限和最大脈沖數量，進而選擇PLC及其相應的功能模塊。根據脈沖頻率可以確定PLC高速脈沖輸出時需要的頻率，根據脈沖數量可以確定PLC的位寬。
展開 收藏 | 自動化工程師必掌握的PLC控制步進電機邏輯思路
有了這些數據，就能有效地對步進電機進行變速控制。
采用PLC控制步進電機，應根據下式計算系統的脈沖當量、脈沖頻率上限和最大脈沖數量，進而選擇PLC及其相應的功能模塊。根據脈沖頻率可以確定PLC高速脈沖輸出時需要的頻率，根據脈沖數量可以確定PLC的位寬。
脈沖當量=（步進電機步距角×螺距）/（360×傳動速比）；
脈沖頻率上限=（移動速度×步進電機細分數）/脈沖當量；
最大脈沖數量=（移動距離×步進電機細分數）/脈沖當量。
PLC對步進電機的控制首先要確立坐標系，可以設為相對坐標系，也可以設為絕對坐標系。坐標系的設置在DM6629字中，00—03位對應脈沖輸出0，04—07位對應脈沖輸出1。設置為0時，為相對坐標系；設置為1時，為絕對坐標系。
采用PLC通過步進驅動器來控制步進電機的運轉，從而達到了PLC在步進電動控制中應用更加廣泛。例如，在對單雙軸運動的控制過程中，在控制面板上設定移動距離、速度和方向等參數。PLC讀入這些設定值后，通過運算產生脈沖、方向信號，控制步進電動機驅動，達到對距離、速度、方向控制的目的。并通過實測證明系統運行結果具有可靠性、可行性、有效性。
展開 西門子PLC原來是這樣控制步進驅動器的
步進電機常用來做定位控制，它可以由PLC輸出的脈沖數量控制旋轉的角度（相對來說可以是距離），脈沖的頻率控制步進電機旋轉的速度。但用于控制精度不是很高的場合，簡單、經濟、控制方便；對于控制精度要求很高的場合，就得使用伺服控制系統了。
步進系統=步進驅動器+步進電機。步進電機由步進驅動器來驅動，相當于驅動電源，且它受外部的脈沖信號和方向信號控制（這里舉例是西門子PLC輸出脈沖），進而控制步進電機的旋轉角度和速度。
步進驅動器+步進電機+西門子PLC（CPU 222 CN）
相關的定義
1、驅動器：用于PLC控制步進電機的媒介，負責把PLC給的脈沖信號經過放大后，輸給步進電機，使電機按照PLC和驅動器給定的參數運行。
控制過程
2、步距角：每個脈沖使步進電機旋轉的角度，比較普遍的是1.8°，這個一般是不可以改變的啦。
例：在未設定細分情況下，控制步距角為1.8°的步進電機轉動一圈（360°），需要PLC發出多少個脈沖？
360°/X=1.8°/1，所以X=200個脈沖。
3、細分：實際應用中發現，步距角很大的話，每次轉動的角度也就很大，會引起振動，相應的控制誤差也會變大。所以引入了細分的功能。意思就是，通過驅動器的DIP開關把步距角多分幾分，讓電機轉動更加平穩。
例：步距角為1.8°，設定10細分，那么PLC每發出一個脈沖，電機只轉動0.18°，步進電機轉動一圈（360°），需要PLC發出多少個脈沖？
360°/X=0.18°/1，所以X=2000個脈沖。
小結：步距角越大，脈沖數越少；步距角越小，脈沖數越多。
展開 
西門子PLC集成脈沖輸出通過步進電機進行定位控制
在子程序2中，控制器從輸入字節IBO讀出對偶碼方式的定位角度后，再存入字節MB11。與此角度有關的脈沖數，根據下面的公式計算:
該示例程序所使用的步進電機采用半步操作方式((S=1000)。在子程序3中循環計算步數。如果說現在按“START”按鈕(I1.0)， CPU將從輸出端Q0. 0輸出所計算的控制脈沖個數，而且電機將根據相應的步數來轉動，并在內部將“電機轉動”的標志位M0.1置成1。
在完整的脈沖輸出之后，執行中斷程序0，此程序將M0.1置成0，以便能夠再次起動電機。
四、停止電機
按“STOP"(停止)按鈕(I1.1)，可在任何時候停止電機。執行子程序0中與此有關的指令。
本程序長度為147個字。
展開 西門子S7-200SMART PLC編寫的步進電機控制程序
P0 和 P1
在“方向控制”(Directional Control) 節點，可選擇下列“相位”(Phasing) 模式：
– 單相（2 個輸出）
– 雙相（2 個輸出）
– AB 正交相（2 個輸出）
– 單相（1 個輸出）
本程序單向單輸出控制，I/O 分配表
輸入
功能
I0.0
正轉
I0.1
反轉
I1.4
機械手基準傳感器
輸出
功能
Q0.0
步進電機驅動器PUL+
Q0.1
步進電機驅動器DIR+
Q0.2
步進電機驅動器ENA+
1750為步進脈沖
開啟步進電機運動子列程
1000為速度
步進電機運動控制
單項單脈沖就是給正脈沖它往正方向轉，不給脈沖開啟運動軸往反方向轉，轉到機械手基準傳感器檢測到回到原位，關閉運動軸。注意I1.4為機械手基準處傳感器。
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展開 PLC控制步進或者伺服電機時為什么要加2K電阻？
因為步進電機并不是只用PLC控制，還有用單片機控制的，而單片機選擇的開關電源都是5V的，而PLC控制系統用的開關電源都是24V的，電壓過高，容易燒掉控制點，所以加一個2K電阻用來降壓限流。
同時24V加電阻可以降到5V，而5V去不能通過加電阻升到24V，所以為了通用性，加個電阻，就可以用24V來控制驅動器了。
聲明：版權歸原作者所有，本文轉載只為學習分享，無商業用途，向原作者致敬，因部分文章來自網絡并多次轉載，未能找到原作者和原始出處，還望諒解，如若侵權，請掃碼關注小編微信號（woxinyijiu55828），會在第一時間處理，多謝！
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展開 步進電機的控制系統設計 步進電機的開環控制解析
[導讀] 步進電機又稱為脈沖電機，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產生電磁轉矩。其原始模型是起源于年至年間。年前后開始以控制為目的的嘗試，應用于氫弧燈的電極輸送機構中。
步進電機又稱為脈沖電機，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產生電磁轉矩。其原始模型是起源于年至年間。年前后開始以控制為目的的嘗試，應用于氫弧燈的電極輸送機構中。這被認為是最初的步進電機。二十世紀初，在電話自動交換機中廣泛使用了步進電機。由于西方資本主義列強爭奪殖民地，步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統中得到了廣泛的使用。二十世紀五十年代后期晶體管的發明也逐漸應用在步進電機上，對于數字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態出現，步進電機的控制方式更加靈活多樣。
步進電機相對于其它控制用途電機的最大區別是，它接收數字控制信號電脈沖信號并轉化成與之相對應的角位移或直線位移，它本身就是一個完成數字模式轉化的執行元件。而且它可開環位置控制，輸入一個脈沖信號就得到一個規定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統與傳統的直流控制系統相比，其成本明顯減低，幾乎不必進行系統調整。步進電機的角位移量與輸入的脈沖個數嚴格成正比，而且在時間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數量、頻率和電機繞組的相序，即可獲得所需的轉角、速度和方向。
我國的步進電機在二十世紀七十年代初開始起步，七十年代中期至八十年代中期為成品發展階段，新品種和高性能電機不斷開發，目前，隨著科學技術的發展，特別是永磁材料、半導體技術、計算機技術的發展，使步進電機在眾多領域得到了廣泛應用。
展開 三菱PLC與步進電機驅動器的連接方法及梯形圖
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步進電機驅動器介紹
簡介
這是一款專業的兩相步進電機驅動。可實現正反轉控制，通過3 位 撥碼開關選擇7 檔細分控制(1,2/A,2/B,4,8,16,32,)，通過3位撥碼開關選 擇8 檔電流控制（0.5A ，1A，1.5A，2A，2.5A，2.8A,3.0A,3.5A）。適合驅動57、42 型兩 相、四相混合 式步進電機。能達到低振動、小噪聲、高速度的效果驅動電機。
輸入輸出說明
1.信號輸入
PUL+：脈沖信號輸入正。
PUL-：脈沖信號輸入負。
DIR+：電機正、反轉控制正。
DIR-：電機正、反轉控制負。
EN+：電機脫機控制正。
EN-：電機脫機控制負。
2.電機連接
A+：連接電機繞組A+相。
A-：連接電機繞組A-相。
B+：連接電機繞組B+相。
B-：連接電機繞組B-相。
3.電源電壓連接
VCC：電源正端“+”
GND：電源負端“-”
注意：DC9-40V。不可以超過此范圍,否則會無法正常工作甚至損壞驅動器.
接線說明
共陽極接法：分別將PUL+，DIR+，EN+連接到控制系統的電源上， 如果此 電源是+5V 則可直接接入，如果此電源大于+5V，則須外部另加限流 電阻R ，保證給驅動器內部光藕提供8—15mA 的驅動電流。
展開 變頻器對PLC和步進電機干擾的主要原因和解決辦法
變頻器對PLC和步進電機的干擾比較明顯，變頻器的諧波可以使PLC顯示器產生閃爍、PLC按鍵失靈、PLC的信號輸入和輸出工作失常。而變頻器的干擾也可以使步進電機產生震動和運行失步。
主要原因和解決辦法：
1、性能差的變頻器干擾也大，也可換名牌變頻器試，最好是鐵殼的。
2、控制線上加磁環，步進電機除了脈沖信號還另外加運行停止信號。
3、信號線不要與動力線平行布置。
4、可以把變頻器載波調低些，降低變頻器的載波頻率。
5、在變頻器進線處加輸出電抗器可以減少諧波，變頻器輸入端加濾波器，變頻器的輸出端加電抗器。
6、把變頻器接地，或者加個信號隔離器。
7、把變頻器到電機的線也用屏蔽。
8、可以將柜子用鋼板做一個格柵，PLC和變頻器分開，電磁干擾信號遇到金屬就會從其表面流走就不會互相干擾。
9、接地一定要可靠，屏蔽線的屏蔽層要接地。
10、變頻器的電纜應該使用屏蔽電纜，這樣就能避免對其他電器產生干擾。
11、接好地，信號屏蔽線不要和變頻器的電源線形成一條平行線。
12、在進行出線端每條線上裝磁環，每條線都各裝一個，越大越好，線經過磁環都繞一圈以上。
13、調節載波頻率，模擬量信號加個磁環，如果解決不了，就要改變電器柜里面的排放順序和走線路徑，這些都是造成干擾的原因。
14、應該在信號線上安裝磁環來抑制干擾，并且降低變頻器的載波頻率。
15、加裝EMC濾波設備以及為變頻器添加屏蔽箱體。
16、檢查變頻器的動力線和信號線是否交叉。
17、可以把變頻器的開關頻率調低試下。
展開 變頻器對PLC和步進電機干擾的主要原因和解決辦法
變頻器對PLC和步進電機的干擾比較明顯，變頻器的諧波可以使PLC顯示器產生閃爍、PLC按鍵失靈、PLC的信號輸入和輸出工作失常。而變頻器的干擾也可以使步進電機產生震動和運行失步。
主要原因和解決辦法：
1、性能差的變頻器干擾也大，也可換名牌變頻器試，最好是鐵殼的。
2、控制線上加磁環，步進電機除了脈沖信號還另外加運行停止信號。
3、信號線不要與動力線平行布置。
4、可以把變頻器載波調低些，降低變頻器的載波頻率。
5、在變頻器進線處加輸出電抗器可以減少諧波，變頻器輸入端加濾波器，變頻器的輸出端加電抗器。
6、把變頻器接地，或者加個信號隔離器。
7、把變頻器到電機的線也用屏蔽。
8、可以將柜子用鋼板做一個格柵，PLC和變頻器分開，電磁干擾信號遇到金屬就會從其表面流走就不會互相干擾。
9、接地一定要可靠，屏蔽線的屏蔽層要接地。
10、變頻器的電纜應該使用屏蔽電纜，這樣就能避免對其他電器產生干擾。
11、接好地，信號屏蔽線不要和變頻器的電源線形成一條平行線。
12、在進行出線端每條線上裝磁環，每條線都各裝一個，越大越好，線經過磁環都繞一圈以上。
13、調節載波頻率，模擬量信號加個磁環，如果解決不了，就要改變電器柜里面的排放順序和走線路徑，這些都是造成干擾的原因。
14、應該在信號線上安裝磁環來抑制干擾，并且降低變頻器的載波頻率。
15、加裝EMC濾波設備以及為變頻器添加屏蔽箱體。
16、檢查變頻器的動力線和信號線是否交叉。
17、可以把變頻器的開關頻率調低試下。
展開 
三菱FX3U PLC與步進驅動器實物控制接線圖
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步進驅動器控制要求
當按下啟動按鈕X0時，步進電機正轉一圈，停頓2秒，再反轉1圈后停止！
開關電源：IN ：AC100~240V、OUT1：24V 、OUT2：5V
PLC（晶體管）：FX3U-16MT/ES-A，集電極輸出
步進驅動器：支持集電極，脈沖+方向形式
步進電機：二相混合式
步進驅動器PLC程序
啟動程序
步進電機正反程序
延時反轉程序
延時正轉程序
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展開 步進電機的技術參數 控制及其應用
[導讀] 步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。
步進電機是一種感應電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，步進電機才能正常工作，驅動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器。
雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能像普通的直流電機，交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。步進電機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一，廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。
步進電機從其結構形式上可分為反應式步進電機（Variable Reluctance，VR）、永磁式步進電機Permanent Magnet，PM）、混合式步進電機（Hybrid Stepping，HS）、單相步進電機、平面步進電機等多種類型，在我國所采用的步進電機中以反應式步進電機為主。
展開 步進電機應用案例
1.步進電機的工作原理
步進電機的=是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的速轉、停止的位置只取決于控制脈沖信號的頻率和脈沖數。
脈沖數越多，電機轉動的角度越大。
脈沖的頻率越高，電機轉速越快，但不能超過最高頻率，否則電機的力矩迅速減小，電機不轉。
2.步進驅動器
（1） . 從步進電機的轉動原理可以得出，要使步進電機正常運行，必須按規律控制步進電機的每一相繞組得電。步進驅動器接受外部的信號是方向信號（DIP）和脈沖信號（ CP）。另外步進電機在停止時，通常有一相得電，電機的轉子被鎖住，所以當需要轉子松開時，可以使用脫機信號（FREE）。
下面是步進電機、步進驅動器和PLC之間的接線
當Y0、Y1、Y2得電時形成回路
（5V+→CP+→CP-→Y0→com→5V-）
有幾個注意的地方:
①步進驅動器的電源要采用單獨的電源，不能plc上的電源（PLC上的電源電流只有100mA左右）
②當電源為DC24V時，通常要接一個限流電阻R(黃圈)
（2）.細分
為了提高步進電機控制的精度，現在的步進驅動器都有細分功能，所謂細分，就是通過驅動器中的電路的方法把步距角減小。（例如把步進驅動器設置成5細分，假設原來的步距角1.8°，那么設為5細分后，步距角就是0.36°。即一步分5步走完）
具體怎么設置可參考說明書
3.應用案例
利用PLC做上位機，控制步進電機按一定的角度旋轉。
利用PLC控制步進電機順時針轉兩周，停5秒，逆時針轉一周，停兩秒，如此循環進行，按下停止按鈕，電機馬上停止（電機軸鎖住）
按下脫機按鈕，電機的軸松開。
展開 基于FPGA的步進電機控制系統的設計方案
[導讀] 步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機，輸入脈沖總數控制步進電機的總旋轉角度，電機的速度由每秒輸入脈沖數目所決定，因此易實現機械位置的精準控制。而且由于步進電機價格低廉、可控性強等特點，使其在數控機床傳送控制等自動控制領域中得到了廣泛的應用。但隨著技術的發展以及企業生產的要求，步進電機傳統的以單片機等微處理器為核心單元的控制系統暴露出了如下缺點：控制策略單一不利于實現人機交互，而且控制電路復雜、控制精度低、生產成本高，系統穩定性不夠，步進分辨率低、缺乏靈活性，低頻時的振蕩和噪聲大，而且受步進電機機械結構和空間的限制，步進電機的步距角不可能無限的小，難以滿足高精度開環控制的需求。由于FPGA編程方式簡單，開發周期短，可靠性高，使其在工業控制領域的應用廣泛。
0 引言
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機，輸入脈沖總數控制步進電機的總旋轉角度，電機的速度由每秒輸入脈沖數目所決定，因此易實現機械位置的精準控制。而且由于步進電機價格低廉、可控性強等特點，使其在數控機床傳送控制等自動控制領域中得到了廣泛的應用。但隨著技術的發展以及企業生產的要求，步進電機傳統的以單片機等微處理器為核心單元的控制系統暴露出了如下缺點：控制策略單一不利于實現人機交互，而且控制電路復雜、控制精度低、生產成本高，系統穩定性不夠，步進分辨率低、缺乏靈活性，低頻時的振蕩和噪聲大，而且受步進電機機械結構和空間的限制，步進電機的步距角不可能無限的小，難以滿足高精度開環控制的需求。由于FPGA編程方式簡單，開發周期短，可靠性高，使其在工業控制領域的應用越來越廣泛。本文在總結FPGA的分頻技術以及步進電機細分控制原理的基礎上，通過PWM控制技術來提高步進電機的分辨率，仿真和實驗表明，本文采取的措施有效地實現步進電機控制的高效、精確控制。
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