1  引言
    
   　 隨著紡機裝備技術進步,，步進與伺服電機運動控制系統(tǒng)的應用越來越廣泛,，其功能多樣性和產品可靠性日臻完善，正在逐步取代原來的普通電機,。而且隨著可編程控制器技術的日益成熟,，將二者完整地結合起來，完成對各種復雜運動的自動控制,，實行機電一體化,，正在成為一種趨勢。步進電機是一種將脈沖信號轉換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件,。步進電機的輸出位移量與輸入脈沖個數(shù)成正比,
    
   　 其速度與單位時間內輸入的脈沖數(shù)(即脈沖頻率) 成正比, 其轉向與脈沖分配到步進電機的各相繞組的相序有關,。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機繞組通電的相序, 便可控制步進電機的輸出位移量,、速度和方向,。步進電機具有較好的控制性能, 其啟動,、停車、反轉及其它任何運行方式的改變都可在少數(shù)脈沖內完成, 且可獲得較高的控制精度, 因而得到了廣泛的應用,。
            
2  步進電機脈沖分配器
    
    　在可編程控制器plc的應用中,，步進電機是常見的被控制對象。步進電機是一種數(shù)字控制元件,，直接接收脈沖信號,，它旋轉的角度和轉速分別與輸入的脈沖數(shù)和頻率成正比，因此只要控制輸入到其線圈繞組中的脈沖數(shù)和脈沖頻率就可控制步進電機的轉動角度和轉速,，但是輸入的脈沖還需要經過脈沖分配器分配給步進電機的各個繞組,。用plc控制步進電機，脈沖分配器的設計是一個很重要和非常靈活的問題,，它可以用硬件組成,，也可以用軟件組成，本文以松下fp0-c16t plc為例,，討論幾種實現(xiàn)步進電機脈沖分配器的方法,。

                                                                         圖1  控制原理接線圖
   
   　 用硬件實現(xiàn)步進電機脈沖分配器控制原理接線圖如圖1所示。由于脈沖分配器是由硬件實現(xiàn),，fp0-c16t只需提供一串脈沖,，而fp0系列的plc具有脈沖輸出功能和高速計數(shù)器(hsc)功能，因此利用此功能進行控制步進電機非常方便,。

                                                                         圖2  控制梯形圖
   
   　 fp0系列各型號的plc的輸出端y0或y1都具有脈沖輸出功能,，其輸出脈沖的最大頻率為10khz。具體輸出脈沖頻率可以用軟件編程,，y0或y1輸出的脈沖經脈沖分配器把脈沖分配給步進電機的各相繞組,，同時y0或y1接至pulse的輸入接點；當達到頂定值時發(fā)生中斷,，使y0或y1的脈沖頻率切換至下一參數(shù),。y2或y3是方向控制信號。vcc值為5v時,，r短路,；vcc值為12v時，r＝1kq(≥1/8w),；vcc值為24v時,，r=2kq(≥1/8w)。圖2是實現(xiàn)這一控制的梯形圖,。dt100～dt106是存放輸出脈沖頻率和個數(shù)的通用寄存器，梯形圖中所給參數(shù)是輸出脈沖初始頻率為500hz,，最高頻率為5000hz,，脈沖個數(shù)為10000,。

            
3  軟件步進電機脈沖分配器設計
    
　    3.1 電原理設計

                                                                   圖3  硬件接線圖
    
  　 圖3是用軟件實現(xiàn)步進電機脈沖分配器plc與步進電機的硬件接線圖。步進電機以最常見的三相六拍通電方式工作,。k0,、k1、k2分別是正轉,、反轉及停止控制開關,，分別接在plc的輸入繼電器x0、xl和x2上;plc的輸出繼電器y0,、y1和y2分別接步進電機的三相繞組a,、b、c,。軟件實現(xiàn)脈沖分配的方法很多,，這里討論三種實現(xiàn)方案。

　　3.2 軟件實現(xiàn)方案之一

                                                            圖4  軟件方案1梯形圖
   
 　   梯形圖如圖4所示,。步進電機是以相六拍通電方式工作,，即三相繞組的通電順序是：
   
   　 正轉：a－ab－b－bc－c－ca  反轉：a－ac－c－cb－b－ba
  　 
   　 該方案中，時鐘可以用plc中的定時器設計一個時鐘發(fā)生器,，也可以使用plc中的內部0.01s,、0.02s、0.1s,、0.2s,、1s、2s時鐘,，它們分別由plc中的特殊內部繼電器r9018,、r9019、r901a,、r901b,、r901c、r901d產生,，為了方便,、在此使用plc中的特殊內部繼電器r901a 0.1s脈沖繼電器作為控制時鐘。繼電器r0和r1分別在正反轉接通,；16位移位寄存器(繼電器)wr1產生正反轉的六個節(jié)拍,，用移位寄存器的各觸點r10～r15與r0、r1進行組合,使輸出繼電器y0,、y1,、y2按上述正反轉的順序通電。
    
   　3.3 軟件實現(xiàn)方案之二

                                                               圖5  軟件方案2梯形圖
   
   　 梯形圖如圖5所示,。該方案中,，開關x0,、x1作為正反轉啟動控制，k2作為停止,。時鐘仍然使用plc中的特殊內部繼電器901a 0.1s脈沖繼電器作為控制時鐘,。使用一個16位移位寄存器(繼電器)wr1，產生正反轉所需的六個節(jié)拍,，用位移位寄存器(繼電器)的觸點r10-15和正反轉控制繼電器r0-r1的觸點進行組合,，并利用plc中的高級數(shù)據(jù)傳輸指令．把所需的控制字(見附表)直接輸出到plc的輸出端，使輸出繼電器y0,、y1,、y2按上述正反轉的順序通電。

    
    　3.4 軟件實現(xiàn)方之三

                                                               圖6  軟件方案3梯形圖
   
   　 梯形圖如圖6所示,?？刂崎_關的作用和時鐘仍然如方案二所述。在該方案中,，利用r9013運行初期0n脈沖繼電器,，開機時把輸出控制字送到plc的通用數(shù)據(jù)寄存器dt0～dt7中,根據(jù)正反轉控制要求把plc中的檢索寄存器ix(置初值(正轉置0或反轉置5)作為輸出控制字的初始指針；利用[f0 mv ,ixdt0,
wy0]指令,，把所需的控制字直接輸出到plc的輸出端,，之后修改ix的值，使輸出繼電器y0,、y1,、y2按上述正反轉的順序通電。r900b是比較相等標志,。
            
4  應用案例

                                                          圖7  國產梳棉機電氣系統(tǒng)框圖

  　  基于硬件實現(xiàn)方案設計了一套步進電機控制系統(tǒng),，成功用于國產梳棉機的電控系統(tǒng)的改造上。其電控系統(tǒng)原理框圖如圖7所示,。該電氣控制系統(tǒng)通過plc控制步進電機解決了國產梳棉機繼電器控制系統(tǒng)復雜,，可靠性不高，控制精度不夠,，故障點多,，布線繁雜等難點，可以按梳棉機的工藝要求方便地控制梳棉機,，還可以根據(jù)所紡纖維種類和對產品質量要求確定梳棉機的電氣參數(shù),，包括錫林和道夫的啟動時間以及它們的轉速等。另外,，該系統(tǒng)具有性能可靠,，控制精度高、操作簡單,、運行平穩(wěn),、無噪音等優(yōu)點,，提高了梳棉機的機電一體化程度,，完全能滿足用戶的使用要求,。
            
5  結束語
    
    　利用可編程控制器可方便地實現(xiàn)對電機的速度和位置進行控制，能夠可靠地實現(xiàn)步進電機的操作,，完成各種復雜的動作,。基于plc控制步進電機的控制系統(tǒng)方案在國產梳理機上的應用,，提高了梳棉機的機電一體化水平,，更為重要的是為提高棉紡全流程運行的穩(wěn)定性、可靠性奠定了基礎,，保證了全流程連續(xù),、同步、平穩(wěn)運行,，使輸出毛條長片段,、起長片段、甚至短片段的均勻度都能穩(wěn)定在一定范圍內,，從而保證了成紗質量的穩(wěn)定性,。基于plc控制步進電機的控制系統(tǒng)在國產梳理機上的成功證明,，該機所采用的控制系統(tǒng),，完全可以應用于其它國產傳統(tǒng)紡織設備的改造當中，對國內紡織廠進行國產設備改造升級具有很好的參考價值,。