基于可编程控制器PLC的专用步进电机控制器设计策略

　　1 引言

　　某进口设备大面积的严重损坏。经过修理，更换了一大批电子元件，才勉强恢复原有的技术指标。但其工作已不是很可靠。由于该设备已停产，并且没有相关的代替设备.为配合生产需要，我们投入了对该设备的研制。原设备完全由晶体管电路构成，考虑到研制周期及可靠性等因素。我们决定采用plc(fx2n-32t) 和触摸屏(mt506s)控制技术重新进行设计。

　　2 功能概述

　　该设备实质上就是一台专用的测控步进电机装置的设备。步进电机装置由步进电机及其相关电路组成。该设备功能包括:距离(工作步数)设定、启动、位置显示及清零，(自动、手动)连续或单次运行，(自动、手动)回原点，步进电机欠电流检测报警，原点到位显示等。

　　3 装置原理介绍

　　3.1 系统工作原理

　　系统工作原理如图1所示。图中触摸屏作为人机界面,用来显示并进行操作;plc作为控制器,接收触摸屏的设定数据并进行逻辑处理,再控制步进电机。步进电 机装置是受控对象，不能进行修改。它包括多种电源形式:步进电机工作在-24v三相双三拍直流矩形波的供电方式，还包括+12v、-12v、+5v等电压 和极性不同的信号。为了使多种信号的检测和驱动、步进电机装置相匹配，增加了信号的转换电路。

　　图1 系统工作原理框图

　　3.2 转换电路原理

　　信号转换电路的部分电路，如图2，3所示。

　　图2中,当5v或0v信号到达电阻r1后，通过光电耦合器使plc输入1信号接通，此时电机回原点运行的过程中开始计数,记录运行步数。当+12v信号到 达“±12v信号”后, 首先点亮发光管d6，然后通过光电耦合器u1-3使plc输入3接通，指示到达原点，电机停止运行;当-12v信号到达“±12v信号”后,通过光电耦合 器u1-2使plc输入2接通，超出设定极限。当-12v信号到达“-12v信号2”通过光电耦合器u1-3使plc输入接通，指示到达原点，电机停止运 行。

　　图2 信号转换电路

　　图3 步进电机驱动电路

　　3.3 电流检测原理

　　在步进电机驱动器中，内置了电流检测电路。电机发生断电或欠电流运行时，发出报警信号，使系统停止运行。检测原理是利用三相双三拍步进电机的工作特性，在任意时刻均有两相得电。只要检测任意时刻流过公共地线的电流大于相应额定电流的2/3即可认为工作正常，如小于相应额定电流的2/3，则认为欠电流运行。 电路原理和时序图，如图3，4所示。

　　图3中，r是电流检测电阻，c用于消除竞争。在图4中in表示三相双三拍电机流过公共点电流检测电阻的额定工作电流;in表示检测电流的门 限，in=2/3in;i表示电机的实际工作电流。alm表示欠电流报警。系统运行后，当i≥in时，alm报警，直到故障排除，系统复位后报警解除。图 4中的细实线表示alm未报警时的时序图。