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器
的定时常数控制脉冲周期，脉冲总数控制则可以设置一脉冲计数器 C10。当脉冲数达到设
定值时，计数器 C10 动作切断脉冲发生器回路，使其停止工作。伺服机构的步进电机无脉
冲输入时便停止运转，伺服执行机构定位。当伺服执行机构的位移速度要求较高时，可以
用 PLC 中的高速脉冲发生器。不同的 PLC 其高速脉冲的频率可达 4000~6000Hz。对于自动

 

线上的一般伺服机构，其速度可以得到充分满足。

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5  

 

伺服控制、驱动及接口

5.1  

 

步进电机控制系统的组成

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       步进电机的控制系统由可编程控制器、环行脉冲分配器和步进电机功率驱动器组成，
控制系统中 PLC 用来产生控制脉冲；通过 PLC 编程输出一定数量的方波脉冲，控制步进

——

电机的转角进而控制伺服机构的进给量；同时通过编程控制脉冲频率

既伺服机构的

进给速度；环行脉冲分配器将可编程控制器输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配
到相应的绕组。PLC 控制的步进电机可以采用软件环行分配器，也可以采用如图 1 所示的
硬件环行分配器。采用软环占用的 PLC 资源较多，特别是步进电机绕组相数 M>4 时，对
于大型生产线应该予以充分考虑。采用硬件环行分配器，虽然硬件结构稍微复杂些，但可
以节省占用 PLC 的 I/O 口点数，目前市场有多种专用芯片可以选用。步进电机功率驱动器
将 PLC 输出的控制脉冲放大到几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力。一般 PLC 的输出
接口具有一定的驱动能力，而通常的晶体管直流输出接口的负载能力仅为十几~几十伏特、
几十~几百毫安。但对于功率步进电机则要求几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力，因
此应该采用驱动器对输出脉冲进行放大。
5.2  

 

可编程控制器的接口

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如伺服机构采用硬件环行分配器，则占用 PLC 的 I/O 口点数少于 5 点，一般仅为 3 点。其
中 I 口占用一点，作为启动控制信号；O 口占用 2 点，一点作为 PLC 的脉冲输出接口，
接至伺服系统硬环的时钟脉冲输入端，另一点作为步进电机转向控制信号，接至硬环的
相 序 分 配 控 制 端 ， 如 图 3 所 示 ； 伺 服 系 统 采 用 软 件 环 行 分 配 器 时 ， 

6  

 

应用实例与结论

将 PLC 控制的开环伺服机构用于某大型生产线的数控滑台，每个滑台仅占用 4 个 I/O 接
口，节省了 CNC 控制系统，其脉冲当量为 0.01~0.05mm,进给速度为 Vf=3~15m/min,完全
满足工艺要求和加工精度要求.