基于PCC电机控制及应用

　　1 前言

　　可编程控制器(PC)包括可编程逻辑控制器(PLC)和可编程计算机控制器(PCC)。无论是PLC还是它的升级产品PCC，其基本组成和工作原理部是相同的。但是，PCC具有一般PLC所不具备的特点：① PCC已经采用了多任务操作系统;② PCC不但支持梯形图和C语言等各种高低编程语言，还具有专为工业控制开发的高级语言，它比通用的高级语言，如C 语言更适用于工业控制，更易于编程;③ PCC可以支持多个主CPU同时工作，而且还具有智能处理器，如专门的时间处理单元守(TPU)。综上所述可看出，PCC在很多方面突破传统，在PLC中引入了新的思想和编程思想，更易于实现日趋复杂的控制要求[1]。步进电机在工业领域应用非常广泛，实现PCC控制的步进电机具有很大的实用价值。

　　2 步进电机的控制

　　步进电机的性能对控制系统的设计具有重要的意义，在设计时需要综合考虑步进电机的步距角、细分数、保持力矩等，使调速系统具有高的可靠性。

　　在步进式PCC调速器中，根据步进电机的控制脉冲生成方式，它的控制方式分为直接控制和间接控制两种方式。前者，由PCC完成脉冲生成和脉冲分配，并输出与步进电机相适应的脉冲，再经过功率放人驱动步进电机;后者，由PCC完成脉冲生成并输出步进脉冲和方向控制信号，再由硬件或其他装置(如步进电机驱动器)实现脉冲分配和功率放大。采用直接控制方式时，步进电机运动频率由高速任务组的扫描周期决定，步进电机的运动频率愈高，则要求高速任务组的扫描周期愈短，这样，占用CPU的时间就愈长;采用间接控制方式时，其功能由TPU完成，不占用CPU 资源;脉冲分配由步进电机驱动器完成，且具有更完善和灵活的控制功能(如升降速等)。因此在步进式PCC调速器中主要采用间接控制力式。

　　图1 示出以两相混合式步进电机为例，采用间接控制方式的控制结构。在PCC间接控制方式下，方向控制信号根据控制量增量值的正负确定，输出脉冲信号经过步进电机驱动器完成脉冲的分配，使步进电机按照所要求的力向和位移量或角度转动。

图1 两相步进电机PCC控制电路

　　步进电机选用美国Palker 公司的OEM83 一135 , 驱动器选用Palker 公司的OEM750 , PCC模块选用奥地利B&R公司的POWER PANEL.PP41 ，数字量输出模块选用可与TPU 通道相连接的高速输出模块DOl35 。PCC通过数字量输出模块输出步进脉冲信号和方向控制信号，送入OEM750 步进电机驱动器的相应端口， 由OEM750 步进电机驱动器产生与步进电机相适应的驱动脉冲驱动步进电机。在PCC 内部控制步进电机的脉冲信号通过调用TPU功能块LTXPestXO 产生，该模块专门为步进电机设计，具有与步进电机驱动器相适应的两个输出信号，即步进脉冲信号和方向电平信号。PCC 输出的步进脉冲信号用于控制步进电机的位置和速度。也就是说，驱动器每接受一个脉冲就驱动步进电机旋转一个步距角，改变脉冲频率，则同时使步进电机的转速改变，控制脉冲的个数，则可使步进电机精确定位，以实现步进电机调速和定位的目的。PCC输出方向的控制信号用于控制步进电机的旋转方向，此端为高电平时，电机顺时针旋转，反之，电机逆时针旋转。