周彩云

【摘 要】根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的原理，應(yīng)用三菱FX2-32MR可編程控制器的解碼指令實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制，實(shí)踐證明應(yīng)用三菱PLC解碼指令DECO來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的各式模式編程是最簡(jiǎn)單而且最容易掌握的。

【關(guān)鍵詞】DECO指令；步進(jìn)電機(jī)；三相六拍

一、步進(jìn)電機(jī)工作原理

步進(jìn)電機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)，它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，圖1是一個(gè)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖。從圖可以看出，它分成轉(zhuǎn)子和定子兩部分。定子是由硅鋼片疊成，定子上有6個(gè)磁極（大極），每2個(gè)相對(duì)的磁極（N、S）組成一對(duì)，共三對(duì)。每對(duì)有磁極都繞有同一繞組，也即形成一相，這樣3對(duì)磁極有3個(gè)繞組，形成三相?？梢缘贸?，三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有3對(duì)磁極、3相繞組；四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有4對(duì)磁極、4相繞組，依此類(lèi)推。常見(jiàn)步進(jìn)電機(jī)如圖1所示。

反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自于電磁力。在電磁力的作用下，轉(zhuǎn)子被強(qiáng)行推動(dòng)到最大磁導(dǎo)率（或者最小磁阻）的位置如所示，定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒對(duì)齊位置，并處于平衡狀態(tài)。對(duì)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)某一相的磁極處關(guān)于最大磁導(dǎo)位置時(shí)，另外兩相必須處關(guān)于非最大磁導(dǎo)位置，如圖1所示，即定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒不對(duì)齊的位置。

把定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒對(duì)齊的狀態(tài)稱(chēng)為對(duì)齒，把定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒不對(duì)齊的狀態(tài)稱(chēng)為錯(cuò)齒。錯(cuò)齒的存在是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)的前提條件，所以，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)中必須保證有錯(cuò)齒的存在，也就是說(shuō)，當(dāng)某一相處關(guān)于對(duì)齒時(shí)，其他相必須處關(guān)于錯(cuò)齒狀態(tài)。

控制原理：三相步進(jìn)電機(jī)的常見(jiàn)的控制方式有三相三拍、三相六拍，所謂三相三拍即先給A相一個(gè)脈沖后給B相一個(gè)脈沖再給C相一個(gè)脈沖的控制方式。三相六拍的控制方式如圖2所示。

本文以三相步進(jìn)電機(jī)三相六拍的控制方式為例講述用DECO指令編程的技巧。

二、三菱PLC的DECO指令

1.DECO指令功能

指令功能：根據(jù)源操作數(shù)的內(nèi)容及n的數(shù)值決定目的操作數(shù)的內(nèi)容。

指令格式如圖3所示：

如圖3所示，當(dāng)D0低3位中的內(nèi)容為011時(shí)，即為十進(jìn)制數(shù)3，則通過(guò)解碼目標(biāo)操作數(shù)M0～M7中的M3=1其他為0，同理當(dāng)D0低3位的內(nèi)容為111時(shí)，則通過(guò)解碼目標(biāo)操作數(shù)M0～M7只有M7=1其他為0。

2.三相六拍步電機(jī)控制方式

三相六拍步電機(jī)控制方式即三相六個(gè)節(jié)拍為一個(gè)周期，根據(jù)控制原理可用M0～M5，6個(gè)輔助繼電器來(lái)控制。

如正轉(zhuǎn)時(shí)M0=1則控制A相、M1=1時(shí)控制A、B相，M5=1時(shí)控制A、C相。反轉(zhuǎn)時(shí)M0=1時(shí)控制A、C相，M1=1時(shí)控制C相、M5=1時(shí)控制A相。正反轉(zhuǎn)控制由一個(gè)開(kāi)關(guān)的二種狀態(tài)來(lái)控制。

三、用DECO指令編程實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)三相六拍控制程序

（1）根據(jù)控制要求畫(huà)出三相六拍步進(jìn)電機(jī)控制I/O分配圖及I/O接線圖如圖4所示。

（2）用DECO編程實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)三相六控制程序結(jié)構(gòu)如圖5所示。

由三部分組成：初始化產(chǎn)生M0～M5脈沖序列部分、輸出控制部分、調(diào)速部分。

用DECO指令編程控制三相六拍、四相四拍、四相八拍都可根據(jù)圖5的編程結(jié)構(gòu)來(lái)編程。

（3）初始化部分程序編寫(xiě)：目的是產(chǎn)生M0～M5脈沖序列。

程序中X0為啟動(dòng)，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)輔助繼電器M20實(shí)現(xiàn)自鎖。程序中的第4步至16部即為產(chǎn)生M0～M5的脈沖序列。M0至M5的轉(zhuǎn)換快慢主要由T246來(lái)控制。因T246為積算定時(shí)器，在程序中應(yīng)加復(fù)位指令。

（4）輸出部分控制程序編寫(xiě)方法。

根據(jù)三相六拍的控制要求把控制過(guò)程轉(zhuǎn)化為如下所示的表2，根據(jù)表寫(xiě)出邏輯函數(shù)，再根據(jù)邏輯函數(shù)畫(huà)出相應(yīng)的梯形圖。

對(duì)于兩相四拍、四相八拍可用同樣的方法來(lái)編寫(xiě)輸出控制程序。

根據(jù)表2所示，分別寫(xiě)出A相（Y0）、B相（Y1）、C相（Y2）的邏輯函數(shù)：

Y0=X5M0+X5M1+X5M5+M0+M4+M5

=M0+M5+X5M1+M4

Y1=X5M1+X5M2+X5M3+M2+M3+M4

=M2+M3+X5M1+M4

Y2=X5M3+X5M4+X5M5+M0+M1+M2

=X5（M3+M4+M5）+（M0+M1+M2）

根據(jù)Y0、Y1、Y2的邏輯函數(shù)寫(xiě)出相應(yīng)的梯形圖6所示：

（5）調(diào)速程序的編寫(xiě)：

控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也就是控制脈沖序列的變換速度，也就是控制初始化程序中的T246的定時(shí)時(shí)間，當(dāng)T246定時(shí)時(shí)間越短測(cè)速度越快。

圖7所示梯形圖中速度的調(diào)節(jié)慢中快是個(gè)固定的值，要靈活改變控制速度也可參考如下梯形圖。其中X4為加速按鈕，X2減速按鈕。

四、結(jié)束語(yǔ)

PLC的編程是靈活多樣的，本文通用應(yīng)用解碼指令DECO對(duì)三相步機(jī)三相六拍編程方法的介紹，講述DECO編程模式及技巧，對(duì)類(lèi)似程序的編寫(xiě)如二相四拍、四相八拍等起到舉一反三作用。

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