毕业设计—无模压力成形机电机PLC控制
1. 步进控制器，由PLC实现。
2．驱动器，把PLC输出的脉冲加以放大，以驱动步进电机。
3．步进电机
步进电机的电枢通断和各相通电顺序决定了输出角位移和运动方向，控制脉冲分配频率可实现步进电机的速度控制。因此。步进电机控制系统一般采用开环控制方式。
1）环形分配器
步进电机在一个脉冲的作用下，转过一个相应的步距角，因此只要控制一定的脉冲数，即可精确控制步进电机转过的相应的角度。但步进电机的各绕组必须按一定的顺序通电才能正确工作，这种使用电机绕组的通断电顺序按输入脉冲的控制而循环变化的过程称为环形分配。
实现环形分配的方法有两种。一种是计算机软件分配，采用查表或计算的方向使计算机的三个输出引脚依次输出满足速度和方向要求的环形分配脉冲信号。这种方法能充分利用计算机软件资源，减少硬件成本，尤其是多相电机的脉冲分配更能显示出这种分配方法的优点。但由于软件运行会占用计算机的运行时间，因而会使插补运算的总时间增加，从而影响步进电机的运行速度。
另一种是硬件环形分配，采用数字电路搭建或专用的环形分配器件将连续的脉冲信号经电路处理后输出环形脉冲。采用数字电路搭建的环形分配器通常由分立元件（如触发器，逻辑门等）构成，特点是体积大，成本高，可靠性差。专用
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的环形分配器目前市面上有很多种，如CMOS电路CH250即为三相步进电机的专用环形分配，它的引脚功能及三相六拍线路图如图2-1d所示。这种分配方法的优点是使用方便，接口简单。
（a）引脚功能图 （b）三相六拍线路图
图2-1d 环形分配器CH250引脚图
2）功率驱动
要使步进电机能输出足够的转矩以驱动负载工作，必须为步进电机提供足够功率的控制信号，实现这一功能的电路称为步进电机驱动电路。驱动电路实际上是一个功率开关电路，其功能是将环形分配的输出信号进行功率放大，得到步进
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电机控制绕组所需要的脉冲电流及所需要的脉冲波形。步机的工作特性在很大的程度上取决于功率驱动器的性能，对每一相绕组来说，理想的功率驱动器应使通过绕组的电流脉冲尽量接近矩形波。但由于步进电机绕组有很大的电感，要做到这一点是有困难的。
常见的步进电机驱动电路有三种：
1）单电源驱动电路。这种电路采用单一电源供电，结构简单，成本低，但电流波形差，效率低，输出力矩小，主要用于对速度要求不高的小型步进电机的驱动。图2-1e所示为步进电机的一相绕组驱动电路（每相绕组的电路相同）。
图2-1e 单电源驱动电路
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当环形分配器的脉冲输入信号uU为低电平（逻辑0，约1V）时，虽然V1，V2管都导通，但只要适当选择R1，R3，R5的阻值，使Ub3<0（约为-1），那么V3管就处于截止状态，该相绕组断电。当输入信号uU>0（约为0.7V），V3管饱和导通，该相绕组通电。
2）双电源驱动电路。双电源驱动电路又称高，低压驱动电路，采用高压和低压两个电源供电，如图2-1f所示。在步进电机绕组刚接通时，通过高压电源供电，以加快电流上升速度；延迟一段时间后，切换到低压电源供电。这种电路使用电流波形，输出转矩及运行频率等都有较大的改善。
图2-1f 高低压驱动电路
当环形分配器的脉冲输入信号uU为高电平时（要求该相绕组通电），二极管Vg，Vd的基极都有信号电压输入，使Vg，Vd均导通。于是在高压电源
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作用下（这时二极管VD1两端承受的是反向电压，处于截止状态，可使低压电源不对绕组作用），绕组电流迅速上升，电流前沿很陡。当电流达到或稍微超过额定稳态电流时，利用定时电路或电流检测器等措施切断Vg基极上的信号电压，于是Vg截止，但此时Vd仍然是导通的，因此绕组电流即转而由低压电源经过二极管VD1供给。当环形分配器输出端的电压uU为低电平时（要求绕组断电），Vd基极上的信号电压消失，于是Vd截止，绕组中的电流经二极管VD2及电阻Rf2向高压电源供电，电流迅速下降。采用这种高，低压切换型电源，电机绕组上不需要串联电阻或者需要串联一个很小的电阻Rf1（为平衡各相电流），因此电源的功耗较小。由于这种供压方式使电流波形得到很大的改善，因而步进惦记的矩频特性好，启动和运行频率得到很大的提高。
3）斩波限流驱动电路。这种电路采用单一高压电源供电，以加快电流上升速度，并通过对绕组电流的检测，控制功放管的开和关，使电流在控制脉冲持续期间始终保持在规定值上下，其波形图如图2-1g所示。这种电路功率大，功耗小，效率高，目前应用最广。
2-1g 斩波限流驱动电路波形图
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