引言
    
   　 隨著紡機裝備技術(shù)進步称勋，步進與伺服電機運動控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛胸哥，其功能多樣性和產(chǎn)品可靠性日臻完善，正在逐步取代原來的普通電機赡鲜。而且隨著可編程控制器技術(shù)的日益成熟空厌，將二者完整地結(jié)合起來，完成對各種復(fù)雜運動的自動控制银酬，實行機電一體化嘲更，正在成為一種趨勢。步進電機是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件揩瞪。

1簡介

   　 步進電機的輸出位移量與輸入脈沖個數(shù)成正比赋朦，其速度與單位時間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)(即脈沖頻率) 成正比, 其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進電機的各相繞組的相序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量慕怀、頻率及電機繞組通電的相序, 便可控制步進電機的輸出位移量线盔、速度和方向。步進電機具有較好的控制性能, 其啟動阐祭、停車柄童、反轉(zhuǎn)及其它任何運行方式的改變都可在少數(shù)脈沖內(nèi)完成, 且可獲得較高的控制精度, 因而得到了廣泛的應(yīng)用。
            
2  步進電機脈沖分配器

    　在可編程控制器plc的應(yīng)用中邦碾，步進電機是常見的被控制對象皿腾。步進電機是一種數(shù)字控制元件，直接接收脈沖信號坠袄，它旋轉(zhuǎn)的角度和轉(zhuǎn)速分別與輸入的脈沖數(shù)和頻率成正比索廊，因此只要控制輸入到其線圈繞組中的脈沖數(shù)和脈沖頻率就可控制步進電機的轉(zhuǎn)動角度和轉(zhuǎn)速，但是輸入的脈沖還需要經(jīng)過脈沖分配器分配給步進電機的各個繞組耻债。用plc控制步進電機政辕，脈沖分配器的設(shè)計是一個很重要和非常靈活的問題，它可以用硬件組成吩猴，也可以用軟件組成淹遵，本文以松下fp0-c16t plc為例，討論幾種實現(xiàn)步進電機脈沖分配器的方法负溪。

圖1  控制原理接線圖

   　 用硬件實現(xiàn)步進電機脈沖分配器控制原理接線圖如圖1所示透揣。由于脈沖分配器是由硬件實現(xiàn)，fp0-c16t只需提供一串脈沖川抡，而fp0系列的plc具有脈沖輸出功能和高速計數(shù)器(hsc)功能辐真，因此利用此功能進行控制步進電機非常方便。

圖2  控制梯形圖

   　 fp0系列各型號的plc的輸出端y0或y1都具有脈沖輸出功能崖堤，其輸出脈沖的最大頻率為10khz侍咱。具體輸出脈沖頻率可以用軟件編程，y0或y1輸出的脈沖經(jīng)脈沖分配器把脈沖分配給步進電機的各相繞組，同時y0或y1接至pulse的輸入接點楔脯；當(dāng)達到頂定值時發(fā)生中斷撩轰，使y0或y1的脈沖頻率切換至下一參數(shù)。y2或y3是方向控制信號昧廷。vcc值為5v時堪嫂，r短路；vcc值為12v時蛙陆，r＝1kq(≥1/8w)笨迂；vcc值為24v時摄李，r=2kq(≥1/8w)买鹊。圖2是實現(xiàn)這一控制的梯形圖。dt100～dt106是存放輸出脈沖頻率和個數(shù)的通用寄存器墅萌，梯形圖中所給參數(shù)是輸出脈沖初始頻率為500hz筑卑，最高頻率為5000hz，脈沖個數(shù)為10000肄酬。

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3  軟件步進電機脈沖分配器設(shè)計

　    3.1 電原理設(shè)計

圖3  硬件接線圖   

  　 圖3是用軟件實現(xiàn)步進電機脈沖分配器plc與步進電機的硬件接線圖陈售。步進電機以最常見的三相六拍通電方式工作。k0显憾、k1伦颠、k2分別是正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止控制開關(guān)件塌，分別接在plc的輸入繼電器x0侮杆、xl和x2上;plc的輸出繼電器y0、y1和y2分別接步進電機的三相繞組a漱凝、b疮蹦、c。軟件實現(xiàn)脈沖分配的方法很多茸炒，這里討論三種實現(xiàn)方案愕乎。

　　3.2 軟件實現(xiàn)方案之一

圖4  軟件方案1梯形圖

 　   梯形圖如圖4所示。步進電機是以相六拍通電方式工作壁公，即三相繞組的通電順序是：

   　 正轉(zhuǎn)：a－ab－b－bc－c－ca  反轉(zhuǎn)：a－ac－c－cb－b－ba

   　 該方案中感论，時鐘可以用plc中的定時器設(shè)計一個時鐘發(fā)生器，也可以使用plc中的內(nèi)部0.01s紊册、0.02s比肄、0.1s、0.2s湿硝、1s薪前、2s時鐘，它們分別由plc中的特殊內(nèi)部繼電器r9018、r9019示括、r901a铺浇、r901b、r901c叛始、r901d產(chǎn)生祷消，為了方便、在此使用plc中的特殊內(nèi)部繼電器r901a 0.1s脈沖繼電器作為控制時鐘绣坛。繼電器r0和r1分別在正反轉(zhuǎn)接通约落；16位移位寄存器(繼電器)wr1產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)的六個節(jié)拍，用移位寄存器的各觸點r10～r15與r0巢的、r1進行組合,使輸出繼電器y0确铛、y1、y2按上述正反轉(zhuǎn)的順序通電嘴符。
    
   　3.3 軟件實現(xiàn)方案之二

圖5  軟件方案2梯形圖

   　 梯形圖如圖5所示巨揪。該方案中，開關(guān)x0蒿荤、x1作為正反轉(zhuǎn)啟動控制涂嫡，k2作為停止。時鐘仍然使用plc中的特殊內(nèi)部繼電器901a 0.1s脈沖繼電器作為控制時鐘禾绊。使用一個16位移位寄存器(繼電器)wr1抬泛，產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)所需的六個節(jié)拍，用位移位寄存器(繼電器)的觸點r10-15和正反轉(zhuǎn)控制繼電器r0-r1的觸點進行組合焕数，并利用plc中的高級數(shù)據(jù)傳輸指令．把所需的控制字(見附表)直接輸出到plc的輸出端纱昧，使輸出繼電器y0、y1百匆、y2按上述正反轉(zhuǎn)的順序通電砌些。

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   　 3.4 軟件實現(xiàn)方之三

圖6  軟件方案3梯形圖

   　 梯形圖如圖6所示〖有伲控制開關(guān)的作用和時鐘仍然如方案二所述存璃。在該方案中，利用r9013運行初期0n脈沖繼電器雕拼，開機時把輸出控制字送到plc的通用數(shù)據(jù)寄存器dt0～dt7中,根據(jù)正反轉(zhuǎn)控制要求把plc中的檢索寄存器ix(置初值(正轉(zhuǎn)置0或反轉(zhuǎn)置5)作為輸出控制字的初始指針纵东；利用[f0 mv ,ixdt0,
wy0]指令，把所需的控制字直接輸出到plc的輸出端啥寇，之后修改ix的值偎球，使輸出繼電器y0、y1辑甜、y2按上述正反轉(zhuǎn)的順序通電衰絮。r900b是比較相等標(biāo)志。        

4  應(yīng)用案例

圖7  國產(chǎn)梳棉機電氣系統(tǒng)框圖

  　  基于硬件實現(xiàn)方案設(shè)計了一套步進電機控制系統(tǒng)，成功用于國產(chǎn)梳棉機的電控系統(tǒng)的改造上增珠。其電控系統(tǒng)原理框圖如圖7所示谓虽。該電氣控制系統(tǒng)通過plc控制步進電機解決了國產(chǎn)梳棉機繼電器控制系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性不高弓并，控制精度不夠笤簸，故障點多，布線繁雜等難點远丸，可以按梳棉機的工藝要求方便地控制梳棉機沛愕，還可以根據(jù)所紡纖維種類和對產(chǎn)品質(zhì)量要求確定梳棉機的電氣參數(shù)，包括錫林和道夫的啟動時間以及它們的轉(zhuǎn)速等喜毅。另外姑享，該系統(tǒng)具有性能可靠，控制精度高笼糙、操作簡單妓唬、運行平穩(wěn)铲瞎、無噪音等優(yōu)點拳喘，提高了梳棉機的機電一體化程度，完全能滿足用戶的使用要求颤绕。          

5  結(jié)束語   

    　利用可編程控制器可方便地實現(xiàn)對電機的速度和位置進行控制幸海，能夠可靠地實現(xiàn)步進電機的操作，完成各種復(fù)雜的動作奥务∥锒溃基于plc控制步進電機的控制系統(tǒng)方案在國產(chǎn)梳理機上的應(yīng)用，提高了梳棉機的機電一體化水平氯葬，更為重要的是為提高棉紡全流程運行的穩(wěn)定性挡篓、可靠性奠定了基礎(chǔ)，保證了全流程連續(xù)帚称、同步官研、平穩(wěn)運行，使輸出毛條長片段闯睹、起長片段戏羽、甚至短片段的均勻度都能穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，從而保證了成紗質(zhì)量的穩(wěn)定性楼吃∈蓟ǎ基于plc控制步進電機的控制系統(tǒng)在國產(chǎn)梳理機上的成功證明，該機所采用的控制系統(tǒng)路统，完全可以應(yīng)用于其它國產(chǎn)傳統(tǒng)紡織設(shè)備的改造當(dāng)中茴辈，對國內(nèi)紡織廠進行國產(chǎn)設(shè)備改造升級具有很好的參考價值。

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