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步进电机PLC的直接控制
步进电机是一种将脉冲信号转换成角位移的数字电磁执行器。步进电机的角位移与输入脉冲数成正比,其转速与脉冲频率成正比,其转动方向与分配给步进电机各相绕组的脉冲相序有关。由于步进电机的转角、转速和转向可以由数字量(脉冲)控制,因此步进电机在数字伺服领域得到了广泛的应用。
输入信号由伺服系统中的传感器产生。命令脉冲控制器取决于具体的伺服控制过程。可以使用特殊的逻辑电路,目前它由单片机和接口电路组成。环形分配器根据工作方式和旋转方向将输入的单脉冲串分配给与步进电机各相绕组相连的功率放大器,形成旋转磁场。环形脉冲分配器主要由专用集成电路组成,如CH250。每相的微弱信号被每相的功率放大器放大,以产生足够的电磁转矩来旋转电机。图纸中各部分的设计、选择和连接经常需要控制系统的设计者花费大量的精力和劳动。接口信号的匹配和元器件的质量对整个系统的可靠性有很大的影响。用可编程控制器直接控制步进电机的方法本文介绍了一种用可编程控制器直接控制步进电机的方法,该技术路线的优点是:大大减少了系统设计的工作量,避免了各部分接口信号的匹配问题,提高了系统的可靠性。
整个控制系统由可编程控制器和步进电机组成。作为一台工业控制计算机,可编程控制器的功能越来越强。它不仅可用于开关逻辑控制,还可用于闭环过程控制,并可与其它计算机结合形成多级控制系统。在可编程控制器强大功能的支持下,不同控制系统的不同指令脉冲控制器的任务可以通过可编程控制器的不同控制程序来完成。针对环形脉冲分配器和功率放大器的功能,对可编程控制器提出了两个特性要求。首先,这里应用的可编程逻辑控制器优选地是具有实时刷新技术的可编程逻辑控制器,使得输出信号的频率可以达到数千赫兹或更高。其目的是使环形脉冲分布具有较高的分布速度,充分利用步进电机的速度响应能力,提高整个系统的快速性。其次,PLC本身的输出端口应采用大功率晶体管,以满足步进电机各相绕组数十伏脉冲电压和数安培脉冲电流的驱动要求。需要指出的是,即使软件环形脉冲分配能够满足高速的要求,以继电器或晶闸管为输出端口的可编程逻辑控制器也不能向步进电机的各相绕组提供驱动脉冲电流,因为输出端口装置很难高速接通和断开DC电源,所以不能用于步进电机的可编程逻辑控制器直接控制。满足第一和第二要求的PLC,如美国IPM公司的IP1612DC-220可编程控制器,可以直接控制步进电机。
可编程控制器直接控制系统将传感器测得的袋长误差信号送入可编程控制器的输入端口。根据误差和补偿算法,可编程控制器程序自动计算出步进电机需要补偿的转向步数和转角步数,环形分配程序通过输出端口Y9、Y10和Y11分配环形脉冲,从而控制依次连接到步进电机三相绕组的48V DC电源的通断,形成旋转磁场,使步进电机旋转。步进电机的旋转通过机械差速器叠加到主传动链上,从而可以补偿袋长误差。由于步进电机是一个感性负载,DC电阻很小,所以它与一个限流电阻相连,以防止过大的脉冲电流损坏可编程逻辑控制器端口,即对应于Y9、Y10和Y11的大功率晶体管。当根据Y9-Y9Y 10-Y10-Y11-Y11-Y11Y 9-Y9依次接通和断开对应于Y9、Y10和Y11的高功率晶体管时.步进电机向前旋转。当您按Y9-Y9Y 11-Y11-Y11Y 10-Y10-Y10Y 9-Y9…依次打开和关闭时,步进电机将反转。也就是说,步进电机按照三相六拍运行。步进电机每走一步,环形脉冲分配程序中的步数就减少一步。当步数减少到零时,环形脉冲分布停止,等待下一个测量误差的输入。
采用可编程控制器直接控制步进电机的误差补偿系统功能完善,灵活性强,可靠性高。这条生产线获得了国家科技进步奖。特别强调了用可编程控制器直接控制步进电机的方法,减少了系统设计的工作量,大大缩短了开发周期,在一定范围内具有很高的推广和实用价值。
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