步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的施行組織。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接納到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向翻滾一個(gè)固定的視點(diǎn)（稱為“步距角”），其旋轉(zhuǎn)以固定的視點(diǎn)作業(yè)。可以經(jīng)過(guò)操控脈沖個(gè)數(shù)來(lái)操控角位移量以抵達(dá)準(zhǔn)斷定位的意圖;一同也可以經(jīng)過(guò)操控脈沖頻率來(lái)操控電機(jī)翻滾的速度和加快度而抵達(dá)調(diào)速的意圖。步進(jìn)電機(jī)作為一種操控用的特種電機(jī)，因其沒(méi)有堆集差錯(cuò)（精度為100%）而廣泛運(yùn)用于各種開(kāi)環(huán)操控。
1 定位原理及計(jì)劃
1.1 步進(jìn)電機(jī)加減速操控原理
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)施行組織從一個(gè)方位向另一個(gè)方位移動(dòng)時(shí)，要閱歷升速、恒速和減速進(jìn)程。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的作業(yè)頻率低于其自身起動(dòng)頻率時(shí)，可以用作業(yè)頻率直接起動(dòng)并以此頻率作業(yè)，需求接連時(shí)，可從作業(yè)頻率直接降到零速。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)作業(yè)頻率fb>fa（有載起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)頻率）時(shí)，若直接用fb頻率起動(dòng)會(huì)構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)失步乃至堵轉(zhuǎn)。相同在fb頻率下俄然接連時(shí)，因?yàn)閼T性效果，步進(jìn)電機(jī)遇發(fā)作過(guò)沖，影響定位精度。假定十分緩慢的升降速，步進(jìn)電機(jī)盡管不會(huì)發(fā)作失步和過(guò)沖景象，但影響了施行組織的作業(yè)功率。所以對(duì)步進(jìn)電機(jī)加減速要確保在不失步和過(guò)沖條件下，用最快的速度（或最短的時(shí)刻）移動(dòng)到指定方位。
步進(jìn)電機(jī)常用的升降頻操控辦法有2種：直線升降頻和指數(shù)曲線升降頻。指數(shù)曲線法具有較強(qiáng)的盯梢才華，但當(dāng)速度改動(dòng)較大時(shí)平衡性差。直線法平穩(wěn)性好，適用于速度改動(dòng)較大的活絡(luò)定位辦法。以安穩(wěn)的加快度升降，規(guī)矩簡(jiǎn)練，用軟件完結(jié)比照簡(jiǎn)略，這篇文章即選用此辦法。
1.2 定位計(jì)劃
要確保體系的定位精度，脈沖當(dāng)量即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)步距角所移動(dòng)的間隔不能太大，并且步進(jìn)電機(jī)的升降速要緩慢，以防止發(fā)作失步或過(guò)沖景象。但這兩個(gè)要素合在一同帶來(lái)了一個(gè)超卓疑問(wèn)：定位時(shí)刻太長(zhǎng)，影響施行組織的作業(yè)功率。因而要取得高的定位速度，一同又要確保定位精度，可以把悉數(shù)定位進(jìn)程區(qū)別為兩個(gè)時(shí)期：粗定位時(shí)期和精定位時(shí)期。粗定位時(shí)期，選用較大的脈沖當(dāng)量，如0.1mm/步或1mm/步，乃至更高。精定位時(shí)期，為了確保定位精度，換用較小的脈沖當(dāng)量，如0.01mm/步。盡管脈沖當(dāng)量變小，但因?yàn)榫ㄎ恍谐毯芏蹋啥槿谐痰奈迨种恢洌⒉粫?huì)影響到定位速度。為了完結(jié)此意圖，機(jī)械方面可經(jīng)過(guò)選用紛歧樣變速組織完結(jié)。
工業(yè)機(jī)床操控在工業(yè)主動(dòng)化操控中占有首要方位，定位鉆孔是常用工步。設(shè)刀具或作業(yè)臺(tái)欲從A點(diǎn)移至C點(diǎn)，已知AC=200mm，把AC區(qū)別為AB與BC兩段，AB=196mm，BC=4mm，AB段為粗定位行程，選用0.1mm/步的脈沖當(dāng)量依據(jù)直線升降頻規(guī)矩活絡(luò)移動(dòng)，BC段為精定位行程，選用0.01mm/步的脈沖當(dāng)量，以B點(diǎn)的低頻恒速運(yùn)動(dòng)完結(jié)精斷定位。在粗定位完畢進(jìn)入精定位的一同，PLC主動(dòng)完結(jié)變速組織的替換。
2 定位程序計(jì)劃
2.1 PLC脈沖輸出指令
如今較為搶先的PLC不只具有滿意次第操控懇求的根柢邏輯指令，并且還供應(yīng)了豐盛的功用指令。Siemens S7-200系列PLC的PLUS指令在Q0.0和Q0.1輸出PTO或PWM高速脈沖，最大輸出頻率為20KHz。脈沖串（PTO）供應(yīng)方波輸出（50%占空比），用戶操控周期和脈沖數(shù)。脈沖寬度可調(diào)制（PWM）能供應(yīng)接連、變占空比輸出，用戶操控周期和脈沖寬度。這篇文章選用PTO的多段管線作業(yè)辦法完結(jié)粗定位，PTO的單段管線辦法完結(jié)精定位。
上述比方中，假定電機(jī)的起動(dòng)和完畢頻率是2KHz，最大脈沖頻率是10KHz。在粗定位進(jìn)程中，用200個(gè)脈沖完結(jié)升頻加快，400個(gè)脈沖完結(jié)降頻減速。運(yùn)用PLC的PTO多段管線脈沖輸出時(shí)，用下面的公式核算升降頻進(jìn)程中的脈沖增量值。
給定段的周期增量=（ECT—ICT）/Q
式中：ECT=該段完畢周期時(shí)刻
ICT=該段初始周期時(shí)刻
運(yùn)用這個(gè)公式，加快有些（第1段）周期增量為2，減速有些（第3段）周期增量為1。因第2段是恒速有些，故周期增量為0。假定PTO的包絡(luò)表從VB500開(kāi)端寄存，則表1為上例的包絡(luò)表值。
附：源程序
//主程序
LD SM0.1 //初度掃描為1
R Q0.0，1 //復(fù)位映像寄存器位
CALL 0 //調(diào)用子程序0，初始化粗定位有關(guān)參數(shù)
LD M0.0 //粗定位完結(jié)
R Q0.0，1
CALL 1 //調(diào)用子程序1，初始化精定位有關(guān)參數(shù)
//子程序0,粗定位
LD SM0.0
MOVB 16#A0，SMB67 //設(shè)定操控字：容許PTO操作，挑選ms增量，挑選多段操作
MOVW 500，SMW168 //指定包絡(luò)表開(kāi)端地址為V500
MOVB 3，VB500 //設(shè)定包絡(luò)表段數(shù)是3
MOVW 500，VW501 //設(shè)定榜首段初始周期為500ms
MOVW -2，VD503 //設(shè)定榜首段周期增量為-2ms
MOVD 200，VD505 //設(shè)定榜首段脈沖個(gè)數(shù)為200
