1  引言
      隨著紡機(jī)裝備技術(shù)進(jìn)步,，步進(jìn)與伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其功能多樣性和產(chǎn)品可靠性日臻完善,，正在逐步取代原來(lái)的普通電機(jī),。而且隨著可編程控制器技術(shù)的日益成熟，將二者完整地結(jié)合起來(lái),，完成對(duì)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制,，實(shí)行機(jī)電一體化，正在成為一種趨勢(shì),。步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)位移或角位移的執(zhí)行元件,。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖個(gè)數(shù)成正比, 其速度與單位時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)（即脈沖頻率） 成正比, 其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量,、頻率及電機(jī)繞組通電的相序, 便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量,、速度和方向。步進(jìn)電機(jī)具有較好的控制性能, 其啟動(dòng),、停車(chē),、反轉(zhuǎn)及其它任何運(yùn)行方式的改變都可在少數(shù)脈沖內(nèi)完成, 且可獲得較高的控制精度, 因而得到了廣泛的應(yīng)用。
2  步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器
      在可編程控制器plc的應(yīng)用中,，步進(jìn)電機(jī)是常見(jiàn)的被控制對(duì)象,。步進(jìn)電機(jī)是一種數(shù)字控制元件，直接接收脈沖信號(hào),，它旋轉(zhuǎn)的角度和轉(zhuǎn)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(xiàn)圈繞組中的脈沖數(shù)和脈沖頻率就可控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)速，但是輸入的脈沖還需要經(jīng)過(guò)脈沖分配器分配給步進(jìn)電機(jī)的各個(gè)繞組,。用plc控制步進(jìn)電機(jī),，脈沖分配器的設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要和非常靈活的問(wèn)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(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器的方法,。

 圖1  控制原理接線(xiàn)圖
      用硬件實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器控制原理接線(xiàn)圖如圖1所示,。由于脈沖分配器是由硬件實(shí)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(jì)數(shù)器（hsc）功能,，因此利用此功能進(jìn)行控制步進(jìn)電機(jī)非常方便,。

圖2  控制梯形圖

      fp0系列各型號(hào)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(jīng)脈沖分配器把脈沖分配給步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，同時(shí)y0或y1接至pulse的輸入接點(diǎn),；當(dāng)達(dá)到頂定值時(shí)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(hào),。vcc值為5v時(shí)，r短路,；vcc值為12v時(shí),，r＝1kq（≥1/8w） ；vcc值為24v 時(shí),，r=2kq（≥1/8w）,。圖2是實(shí)現(xiàn)這一控制的梯形圖。dt100～dt106是存放輸出脈沖頻率和個(gè)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(gè)數(shù)為10000,。
3  軟件步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器設(shè)計(jì)
3.1 電原理設(shè)計(jì)
 

圖3  硬件接線(xiàn)圖 

     圖3是用軟件實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器plc與步進(jìn)電機(jī)的硬件接線(xiàn)圖,。步進(jìn)電機(jī)以最常見(jiàn)的三相六拍通電方式工作。k0,、k1,、k2分別是正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止控制開(kāi)關(guān),，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(jìn)電機(jī)的三相繞組a,、b,、c。軟件實(shí)現(xiàn)脈沖分配的方法很多,，這里討論三種實(shí)現(xiàn)方案,。
3.2 軟件實(shí)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(jìn)電機(jī)是以相六拍通電方式工作,，即三相繞組的通電順序是：正轉(zhuǎn)：a－ab－b－bc－c－ca  反轉(zhuǎn)：a－ac－c－cb－b－ba 該方案中,，時(shí)鐘可以用plc中的定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器，也可以使用plc中的內(nèi)部0.01s,、0.02s,、 0.1s,、0.2s、1s,、2s時(shí)鐘,，它們分別由plc中的特殊內(nèi)部繼電器r9018、r9019,、r901a,、r901b、r901c,、r901d產(chǎn)生,，為了方便、在此使用plc中的特殊內(nèi)部繼電器r901a 0.1s脈沖繼電器作為控制時(shí)鐘,。繼電器r0和r1分別在正反轉(zhuǎn)接通,；16位移位寄存器（繼電器）wr1產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)的六個(gè)節(jié)拍，用移位寄存器的各觸點(diǎn)r10～r15與r0,、r1進(jìn)行組合,使輸出繼電器y0,、y1、y2按上述正反轉(zhuǎn)的順序通電,。
3.3 軟件實(shí)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(kāi)關(guān)x0,、x1作為正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)控制,，k2作為停止。時(shí)鐘仍然使用plc中的特殊內(nèi)部繼電器901a 0.1s脈沖繼電器作為控制時(shí)鐘,。使用一個(gè)16位移位寄存器（繼電器）wr1,，產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)所需的六個(gè)節(jié)拍，用位移位寄存器（繼電器）的觸點(diǎn)r10-15和正反轉(zhuǎn)控制繼電器r0-r1的觸點(diǎn)進(jìn)行組合,，并利用plc中的高級(jí)數(shù)據(jù)傳輸指令．把所需的控制字（見(jiàn)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(zhuǎn)的順序通電,。
3.4 軟件實(shí)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_(kāi)關(guān)的作用和時(shí)鐘仍然如方案二所述,。在該方案中，利用r9013運(yùn)行初期0n脈沖繼電器,，開(kāi)機(jī)時(shí)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(zhuǎn)控制要求把plc中的檢索寄存器ix（置初值（正轉(zhuǎn)置0或反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的順序通電,。r900b是比較相等標(biāo)志,。

4  應(yīng)用案例
 

圖7  國(guó)產(chǎn)梳棉機(jī)電氣系統(tǒng)框圖

      基于硬件實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)了一套步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，成功用于國(guó)產(chǎn)梳棉機(jī)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(guò) plc控制步進(jìn)電機(jī)解決了國(guó)產(chǎn)梳棉機(jī)繼電器控制系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性不高,，控制精度不夠,，故障點(diǎn)多，布線(xiàn)繁雜等難點(diǎn),，可以按梳棉機(jī)的工藝要求方便地控制梳棉機(jī)，還可以根據(jù)所紡纖維種類(lèi)和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求確定梳棉機(jī)的電氣參數(shù),，包括錫林和道夫的啟動(dòng)時(shí)間以及它們的轉(zhuǎn)速等,。另外，該系統(tǒng)具有性能可靠,，控制精度高,、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn),、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn),，提高了梳棉機(jī)的機(jī)電一體化程度，完全能滿(mǎn)足用戶(hù)的使用要求,。
5  結(jié)束語(yǔ)

      利用可編程控制器可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度和位置進(jìn)行控制,，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的操作，完成各種復(fù)雜的動(dòng)作,?；趐lc控制步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)方案在國(guó)產(chǎn)梳理機(jī)上的應(yīng)用，提高了梳棉機(jī)的機(jī)電一體化水平,，更為重要的是為提高棉紡全流程運(yùn)行的穩(wěn)定性,、可靠性奠定了基礎(chǔ)，保證了全流程連續(xù),、同步,、平穩(wěn)運(yùn)行，使輸出毛條長(zhǎng)片段,、起長(zhǎng)片段,、甚至短片段的均勻度都能穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，從而保證了成紗質(zhì)量的穩(wěn)定性,?；趐lc控制步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)在國(guó)產(chǎn)梳理機(jī)上的成功證明,，該機(jī)所采用的控制系統(tǒng)，完全可以應(yīng)用于其它國(guó)產(chǎn)傳統(tǒng)紡織設(shè)備的改造當(dāng)中,，對(duì)國(guó)內(nèi)紡織廠(chǎng)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)設(shè)備改造升級(jí)具有很好的參考價(jià)值,。