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華東工業自動化控制技術中心 資料編號:MC001 步進電機的 PLC 直接控制 培訓教程 1. 概 述 在组合机床自动线中，一般根据不同的加工精度要求设置三种滑台： （1）液压滑台，用于切削量大，加工精度要求较低的粗加工工序中； （2）机械滑台，用于切削量中等，具有一定加工精度要求的半精加工工序中； （3）数控滑台，用于切削量小，加工精度要求很高的精加工工序中。可编程控 制器（简称PLC）以其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易 于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点，被广泛应用于 工业自动控制中。 特别是在组合机床自动生产线的控制及CNC机床的S、T、M功能控制更显示 出其卓越的性能。PLC控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线 上的数控滑台控制，可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低 70~90%，甚至只占用自动线控制单元PLC的3 ～5个I/O接口及1KB的内存。特 别是大型自动线中可以使控制系统的成本显著下降。 2. PLC 控制的数控滑台结构 一般组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。采 用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步 进电机和伺服传动机构等部分组成，伺服传动机构中的齿轮Z1、Z2应该采取消 隙措施，避免产生反向死区或使加工精度下降；而丝杠传动副则应该根据该单元 的加工精度要求，确定是否选用滚珠丝杠副。采用滚珠丝杠副，具有传动效率高、 系统刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点，但成本较高且不能自锁。 3. 数控滑台的 PLC 控制方法 数控滑台的控制因素主要有三个： 3.1 行程控制 运动控制技术中心 歡迎您聯繫-華東工業自動化控制技術中心,我們將竭誠爲您提供專業技術服務 电话:+8621传真:+8621手机 联系人:陈 强 地址:上海市浦东新区长岛路 1398 弄 40 号 501 室 華東工業自動化控制技術中心 資料編號:MC001 一般液压滑台和机械滑台的行程控制是利用位置或压力传感器（行程开关/ 死挡铁）来实现；而数控滑台的行程则采用数字控制来实现。由数控滑台的结构 可知，滑台的行程正比于步进电机的总转角，因此只要控制步进电机的总转角即 可。由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的总转角正比于所输入的控制脉 冲个数；因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数： n DL/d （1） 式中 DL——伺服机构的位移量（mm） d ——伺服机构的脉冲当量（mm/脉冲） 3.2 进给速度控制 伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速，而步进电机的转速取决于输入 的脉冲频率;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲频率: f=Vf/60d (Hz) (2) 式中 Vf——伺服机构的进给速度(mm/min) 3.3 进给方向控制 进给方向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以通过改变步进 电机各绕组的通电顺序来改变其转向;如三相步进电机通电顺序为 A-AB-B-BC-C-CA-A…时步进电机正转;当绕组按A-AC-C-CB-B-BA-A…顺序通电 时步进电机反转。因此可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的 输出顺序来实现，或经编程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序 实现。 4. PLC 的软件控制逻辑 由滑台的PLC控制方法可知，应使步进电机的输入脉冲总数和脉冲频率受 到相应的控制。因此在控制软件上设置一个脉冲总数和脉冲频率可控的脉冲信号 发生器；对于频率较低的控制脉冲，可以利用PLC中的定时器构成，如图2所示。 脉冲频率可以通过定时