0 引言

步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其速度与单位时间内输入的脉冲数(即脉冲频率)成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和方向。步进电机具有较好的控制性能，其启动、停车、反转及其它任何运行方式的改变都可在少数脉冲内完成，且可获得较高的控制精度，因而得到了广泛的应用。

可编程控制器(Programmable Logic Controller，通常称PLC)是适应工业环境，简单易懂，操作方便，可靠性高的新一代通用工业控制装置。它能够完成较精确的位置控制。利用PLC控制步进电机，其脉冲分配可以由软件实现，也可由硬件组成。本文论述了采用硬件控制的方法。步进电机位置控制系统以三菱FX2N-nMT PLC为主控单元，以步进电机驱动器为驱动单元，以0.6°步距角的三相步进电机为执行单元。通过PI C控制脉冲的发生个数，从而控制步进电机的运转角度，实现对位置的精确控制。

1 步进电机PLC控制系统I／O接线图的设计

以三相步进电机为例，步进电机通常设有加速、减速控制及正反转控制等控制方式。按控制要求可设计出步进电机的PLC控制系统I／O接图(见图1)。

图1 步进电机的PLC控制系统I／O接线图

图中：CP-脉冲信号输入端子；

CW-方向信号输入端子；

EN-使能信号输入端子。

2 步进电机脉冲频率的变化规律

步进电机在启动和停止时有一个加速及减速过程，且加速速度越小则冲击越小，动作越平稳，所以步进电机工作一般要经历以下的变化过程：加速-恒速(高速)-减速-恒速(低速)-停止。因步进电机转速与脉冲频率成正比，所以输入步进电机的脉冲频率也要经历一个类似的变化过程，其变化规律见图2。

可见在步进电机启动时要使脉冲升频，停车时使脉冲降频。

由于步进电机驱动器在输入脉冲200 Hz时处于震荡区内，容易损坏内部元件，而在200 Hz以下运转速度较慢，效率较低，故一般采用350 Hz作为脉冲的低频起点。经测试，轻载时高频脉冲可达到6．8 kHz。

3 FX2N的部分指令简介

斜坡信号

预先将初值与目标写入数据寄存器D1、D2，启动后，D3内容从D1到D2慢慢变化，移动时间为N次扫描，传输完毕后M8029置ON。

脉冲输出

S1指定频率，2～20 Hz执行中可更变。S2指定发生脉冲。D指定脉冲输出Y的地址号脉冲占空比为50 ，执行完毕M8029置ON,DPLSY 为32位指令

4 控制系统的部分程序指令

LD M800 //运行监视 SUB D2D5D7

SET M8039 SET M30

MOV K4D8039 //设定恒定扫描周期为4秒 LD M30

LD X2 //正转 RST M20

OR M10 RAMP D9D4D10K40 //变频

ANI X3 RST M8029

OUT M10 //反转DPLSY D10D2Y0 //脉冲输出

LD X3 OUT C235D7 //监测降额起点

OR M11AND M8029

ANI X2RST C235

RST Y1 LD C235

OUT M11 MOVP D4D9

MUI DOK8D2 MOVP K350D4

SET Y2

SET M20

LD M20

MOVP K6500D4

MOVP K1100D5