摘要：本文介紹了一種新型步進電機控制驅動器。該驅動器充分利用了單片機軟件控制靈活和PLC 的ΔC門控制方便的主要特點,將傳統(tǒng)的PLC 步進電機控制模塊與驅動電源合二為一,是一種新型的運動控制產品。
關鍵詞：步進電機　可編程序控制器（PLC） 　控制驅動器

　　傳統(tǒng)上,在用PLC 控制步進電機時,通常在PLC中附加一塊專用的步進電機控制智能模塊,再與驅動電源相連接實現(xiàn)控制功能。在市場上,一片PLC的價格在2000 元左右,而一塊控制智能模塊也值2000 元,再加上驅動電源在1500 到2500 元左右,在一些小型控制中顯得成本過高。本文介紹的一種控制驅動器產品,采用單片機內置式控制軟件,接收PLC 的OC 門信息,將步進電機控制模塊與驅動電源合二為一,省去了步進電機控制智能模塊,使成本大為降低。該驅動器適用于各種二相、小于3A 的步進電機。


一、系統(tǒng)硬件

　　本系統(tǒng)采用軟件環(huán)分驅動,大量工作由軟件完成。硬件電路十分簡單。同PLC 配合閉環(huán)控制步進電機,是該驅動器的一種典型應用。
　　

二、系統(tǒng)工作原理

　　眾所周知,普通的PLC 可編程控制器,輸入為OC 門或繼電器,很少有高速脈沖輸出口,但一般有脈沖計數輸入接口。我們利用這一特征點,通過以下配置可方便的完成機械運動的過程或位置控制。
　　在機械運動機構上安裝過程控制使用的長光柵,并在運動機構一端設定限位開關為機械原點（可用光電、霍爾元件） ,遠離限位開關為步進電機運行的正方向。當步進電機通電后,首先向機械原點運行,當碰到限位開關時, PLC 內部的計數器自動清零。如我們要進行機械運動的過程控制,通過光柵與步進電機帶動的機械部件相連,確定步進電機與
光柵的脈沖當量值之后,即可在PLC 可編程控制器上編程實現(xiàn)高速高效的過程控制了。例如:步進電機的脈沖當量為01001mm ,與之配合的光柵反饋脈沖也選配輸出每個脈沖為01001mm ,這樣步進電機每走一步,光柵反饋一次信號到PLC 內,計數器則加（或減） 一。
　　由于該步進電機控制驅動器有7 種速度可選,在不同的運動情況下選不同的速度,當運行到確定的位置后,停止步進電機即可。同時,控制驅動器內還自帶升降頻控制、整步/ 細分切換等功能,所以PLC 的控制使用十分方便。


三、系統(tǒng)軟件

　　該系統(tǒng)的核心是單片機軟件部分。
　　軟件由以下幾個主要模塊組成
　　初始化模塊:清理程序中所需的標志位,判斷是否需要啟動電機并復位電機。
　　輸入模塊:CPU 接收來自INT1 到INT4 的電平信號。
升降頻模塊:此模塊包括升降頻數據表和查詢數據表并給計數器T0 賦值兩個子模塊。它保證在兩種頻率之間切換時平穩(wěn)圓滑過渡且不失步。程序在升降頻過程中,涉及到“最優(yōu)化升降頻曲線”這條曲線的方程由電機參數決定。詳細說明查閱其他資料。在處理這條曲線時,由時間t 每遞增△t 所對應的頻率f 構成一張表,并對應
　　生成一頁MCS - 51 匯編語言數據表（計時器T0 的初值） ,以查詢數據表的方式來擬合這條曲線,實現(xiàn)優(yōu)化升降頻過程。
　　整步/ 細分切換模塊:程序確定將七種常用頻率以細分形式驅動電機,以滿足電機處以不同工作狀態(tài)時的不同需要;并將最高頻率設置成以整步驅動電機,使電機能高速空走。本模塊負責完成從整步到細分、從細分到整步的切換。
　　輸出模塊:此模塊包括脈沖環(huán)分和環(huán)分脈沖輸出（T0 中斷完成） 兩個子模塊。本系統(tǒng)按二相二十拍編寫程序。改變此模塊可以廣泛適用于二相各拍步進電機。


四、總結

　　同傳統(tǒng)驅動器相比,該控制驅動器以軟件代替硬件步進電機控制器和硬件脈沖環(huán)分電路,結構簡單,成本節(jié)約。采用閉環(huán)控制,根據位置傳感器的不同種類和精度,可廣泛適用于坐標測量儀、比長儀等各種不同精度的精密儀器和機床設備。


參考文獻
1 　張培仁,劉振安1MCS 單片機應用大全,科海培訓中心
2 　孫育才1MCS - 51 系列單片機原理及其應用1 南京工學院出版社
　
作者單位：上海天任自動化控制工程有限公司 　
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