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普通磨床進給的步進電機（jī）控（kòng）製改造

2021-9-14 來源：中國航發貴州黎陽航空發動機有限公司作者：盧森

摘要：用 PLC 控製步進（jìn）電機驅（qū）動器，實現加裝的步進電機方向和速度控製。電機的進給控製分連續和斷（duàn）續方式，且速度在運動中可調。

關鍵詞：步進電機；PLC；脈衝（chōng）；進（jìn）給方式；速度控製

0 引言

普通磨床，由於生產的需要，要實現在磨削過程中的自動進給控製。機床（chuáng）原來的（de）進給，是由（yóu）操作者通過刻度盤手工控（kòng）製的，勞（láo）動量相當大，很容易造成工人疲勞，且（qiě）精度也無法從（cóng）工藝上保證。由此，在自動（dòng）進給方（fāng）向（xiàng），引進（jìn）了步進電機，來實現（xiàn）進給。

1、配置研究

步進電機驅動的開環伺服機構，通常采用 PLC（或步進電機（jī）控製器）+步進驅動器+步進電機的結構形（xíng）式。PLC 對（duì）比於步進電機控製器，更靈活方便，功能的擴展性更好，工程（chéng）中選用 PLC。

1.1 行（háng）程控製

由數控滑台的結構可知，滑台的行程正比於步進電機的（de）總轉角，因此隻要控製步進電機的總轉（zhuǎn）角即可（kě）。由步進電機（jī）的工作原（yuán）理和特性可知，步進電機的總轉角（jiǎo）正比於所輸入的控製脈衝（chōng）個數，因此可以根據伺服機構的位移量，確定 PLC 輸出的脈衝

個數：

1.2 速度控製

伺服機構的進給速度取決於步進電機的轉速，而步進電機的轉速（sù）取（qǔ）決（jué）於輸入的脈衝頻率（lǜ）；因此可以根（gēn）據該（gāi）工序要求（qiú）的（de）進給速度，確定其 PLC 輸出的脈（mò）衝頻率:

1.3 進給方向控製

進給方向控製即步（bù）進電機的轉向控製。步進電機的轉向可以通過改變步進電機（jī）各繞組的通（tōng）電順序來改變其轉向。

1.4 PLC 選型

選用三菱 FX1s-MT 型 PLC，是因為（wéi）其能同時輸出兩組100 KHz 脈衝，而且成本（běn）較低。DRVA 指令（絕對位置控製）和DRVI 指令（相（xiàng）對（duì）位置控製（zhì））能很好地控製電機的方向和速度。

1.5 驅動器及步進電（diàn）機選型

選用 86 步進電機套裝（兩相混合式步進電（diàn）機+步進電機驅動器）。步（bù）進電機步距角 1.8°，12.5 N·m（標稱值），步距角精度±5%。步進電（diàn）機驅動器（qì）自身需要 AC 18～80 V 供電，實際采（cǎi）用 220 V/50 V 變壓器為驅動器供電。與 PLC 的連接，另需要DC 5 V 的供電。

1.6 驅動（dòng）器與 PLC 的連接

當 Vcc=5 V 時，R1=R2=0 Ω；當 Vcc=12 V 時，R1=R2=510 Ω；當 Vcc=24 V 時，R1=R2=1.5～2 KΩ。實際采用 5 V 輸出的開關電源供電。驅（qū）動（dòng）器與 PLC 的（de）接法（fǎ）如圖 1 所示。

圖 1 驅動器與 PLC 的接（jiē）法

2、調試（shì）中問題處理

電機脫機的調試，隻能完成空載及預估速（sù）度與方向的調整，實際的控製效果，還需要上機調（diào）試的。

調試中出現的問題，主（zhǔ）要體現在以下方麵：

2.1 行程值的設（shè）定

電機的（de）轉（zhuǎn）動速度轉換（huàn）成直線速（sù）度，是需要計算的。設置好（hǎo）脈衝數，轉換成分鍾轉速，通過傳動比，轉換成（chéng）伺服機構轉速，最後（hòu）轉換成直線速度。但在工程應用中，可以直接觀察（chá）伺服機構的（de）直線移動速度，來調整（zhěng）速（sù）度（dù）值，通過記錄這（zhè）些值，來完成初始值（zhí）的設定。

2.2 D 值的設定

指令（lìng）：［DRVA D140 D0 Y0 Y2］中，原點位置數據存放於32 位寄存器 D8140 裏（lǐ）。當某些條件觸發，D140 中（zhōng）的數值，通過傳送指令：［DMOV K8000 D140］獲取。K 的取值：-32768～32767，由此也限定了 Y0 在一個（gè）行程的最值。如果這個最值滿（mǎn）足不了需求，則當采取另（lìng）外的措施。

2.3 初始速度值（zhí）的設定

由於加（jiā）工及操作的需要，設定了（le）高中低三種速度，高速固（gù）定，中低速（sù）在設定初值的基礎上，連續可調。高中低三種速度，根據現（xiàn）場需要設定（dìng）。由於工作選擇中有斷續式加（jiā）工，這種工作方式為固定時間的進給，由（yóu）此，進給量會隨速度變化而（ér）變化。由於（yú）此方向的加工並不涉及定位精度，故此模式可行，並得到驗證。

3、PLC 部（bù）分接線圖及程序

3.1 PLC 輸入接線圖（圖 2）

3.2 調試（shì）完成後的部分 PLC 程序