S7-200SMART是西門子公司的一款小型PLC。本文介紹一種PLC直接控制步進(jìn)電機(jī)的方法，會(huì)附帶梯形圖程序。

現(xiàn)有能搜到的很多教程都是使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，然后用開(kāi)發(fā)工具中使用向?qū)�生成PWM子程序調(diào)用，這種方法因?yàn)楹?jiǎn)便可靠，也是目前實(shí)際工程中使用最多的。還可以使用PTO，也是使用開(kāi)發(fā)工具中的向?qū)С跏蓟�。以上兩種方法都可以搜到很多教程。只用定時(shí)器直接控制的很少有教程。本文介紹的直接控制就是不適用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，僅依靠PLC的計(jì)時(shí)器來(lái)生成控制脈沖。

步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)述

既然是控制步進(jìn)電機(jī)，我們就要先了解步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)分為三大類：永磁式、反應(yīng)式、混合式。具體區(qū)別自行查閱即可，此處不贅述(別問(wèn)，問(wèn)就是懶的碼)。

四相步進(jìn)電機(jī)通過(guò)給四個(gè)定子線圈通電順序和時(shí)間的不同，從而形成強(qiáng)度和方向不同的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，吸引轉(zhuǎn)子以不同方向和速度旋轉(zhuǎn)。按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。本文介紹的就是八拍驅(qū)動(dòng)的方法。

控制原理：

四相八拍電機(jī)的四相線圈分別用 A、B、C、D 表示。

當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，其工作方式如下：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。

當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，其工作方式如下：A→AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。

設(shè)計(jì)要求：

設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的控制及實(shí)現(xiàn) 3 檔調(diào)速即快速、中速、慢速。控制模塊中的步進(jìn)電機(jī)工作方式為四相八拍電機(jī)的四相線圈分別用 A、B、C、D 表示。需要使用數(shù)碼管顯示電機(jī)檔位。

PLC梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)

此程序I/O配置分配情況如下表：

下面是使用s7-200 smart官方集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Step 7MicroWIN SMART軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)四相八拍步進(jìn)電機(jī)控制的程序。工作原理及對(duì)此程序的解釋均以注釋的形式在下圖中給出。此處僅聲明程序中出現(xiàn)的變量的含義：VB10(存放電機(jī)轉(zhuǎn)速擋位的字節(jié)變量)、VW50(存放轉(zhuǎn)速的字變量，即脈沖寬度)、VB100(八拍進(jìn)給控制的字節(jié)變量)。

這里要提醒各位一個(gè)我在編程中忽略的問(wèn)題：

在控制脈沖的程序部分我先是寫(xiě)了如下的梯形圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)輸出繼電器存在問(wèn)題，沒(méi)有按照我程序輸出，但是軟件上顯示的是沒(méi)有問(wèn)題，輸出繼電器均可正常輸出。我先是拆了試驗(yàn)箱，驗(yàn)證了步進(jìn)電機(jī)是沒(méi)有問(wèn)題的，然后使用電源依次給定子線圈按照控制次序依次供電，發(fā)現(xiàn)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。故，肯定是程序存在問(wèn)題。問(wèn)題就是輸出繼電器線圈不能重復(fù)使用，如下圖：

解決方法就是使用一組中間繼電器來(lái)作為8拍的輸出，再用這些中間繼電器去控制真正的輸出ABCD四相的線圈。

后記

完成PLC直接控制步進(jìn)電機(jī)對(duì)我而言沒(méi)有太大難度。但這次設(shè)計(jì)也感觸頗深，本以為自己學(xué)的還行。調(diào)試半天找不出毛病，信誓旦旦地覺(jué)得自己的程序是沒(méi)有問(wèn)題的。拆解實(shí)驗(yàn)箱，單獨(dú)調(diào)試步進(jìn)電機(jī)無(wú)果后，老師一語(yǔ)道破天機(jī)，輸出繼電器線圈不能重復(fù)使用，方覺(jué)自己的無(wú)知與渺小。學(xué)海無(wú)涯更無(wú)止境，一知半解貽笑大方。