摘要:介绍了基于SIEMENS兮司S7-200系列可编程序控制器的
步进电机驱动
控制系统的
设计过程.给出了步进电
机电气控制系统的硬件组成和软件设计，包括步进电机的驱动电路、可编程序控制器输入/输出接线图;说明了利用
PLC软件编程实现脉冲分配器功能来控制步进电机方向、步数和速度的方法.
关键词:步进电机;驱动电路
LC;软环分
0引言
步进电机作为执行机构广泛用于各种自动控制系
统中，是机电一体化的关键产品之一以步进电机为驱
动装置构成的位置控制系统控制简单，价格低，易维
护，随着微电子技术和
计算机技术的发展，对步进电机
的需求与日俱增，应用范围也在不断扩大「‘〕.
可编程序控制器(Programmable Logic Con-
troller，简称PLC)控制系统因稳定可靠、结构简单、成
本低廉、简单易学、功能强大和使用方便等特点，已经
成为应用最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业
自动化的主要支柱之一「21
在实际应用中，一般的PLC控制的位置控制系
统，通常在PLC中附加1块专用的步进电机智能定位
控制模块(脉冲分配器)，再与驱动电源相连接实现控
制功能.目前市场上1台S7一200 CN系列的PLC价
格在1 500元左右，而1块智能定位控制模块也能卖
到1 500元，再加上驱动电源1000-2000元，在一些
中小型企业中不免显得成本过高.在此介绍利用PLC
软件编程实现脉冲分配器功能来控制步进电机方向、
步数和速度的方法，省去了硬件脉冲分配器，降低了硬
件成本，提高了驱动电源的可靠性，方便于实现变拍驱
动.
1系统原理分析
1.1步进电机工作方式
步进电机区别于其他控制用途电动机的最大特点
是，它接受数字控制信号(电脉冲信号)，并转化成与之
相对应的角位移或直线位移.步进电机的角位移量与
输人的脉冲个数严格成正比，其角速度和脉冲频率成
正比，而且在时间上与脉冲同步.因而只要输人脉冲的
数量、频率和电动机绕组的相序，即可获得所需要的转
角、速度和方向.
转子的转角与输人脉冲数关系如式(1)所示.
Bn=N;(3(1)
式中B。为电动机转过的角度;N:为脉冲数目;月为
电动机步距角.
步进电机的工作方式与电动机的结构和种类密切
相关，系统采用三相六拍工作方式.
在三相六拍工作方式中，控制电流切换6次，磁场
旋转1周，转子移动1个齿距，各相的通电顺序为:A
-AB- B-BC- C一CA一A.六拍工作方式时的电压
及电流波形如图1所示.
图1三相感应式步进电机六拍工作方式时的电压及电流波形
其中细线表示磁极绕组中的电流波形，可见磁极
的驱动电压是方波，而电流不是方波，这主要是由于步
进电机的每相绕组存在一定的充电和放电时间.
