摘 要：本文介紹一種PLC間通信的步進電機遠程閉環控制的方案，主要介紹了系統構成、主站和從站的程序編制，步進電機的驅動實現，該方案簡單、實用，適合用于作業與控制分離的場合。 關鍵詞：PLC間通信，步進電機，遠程控制，閉環控制 1 前言 　　步進電機作為位置控制元件，在工業上得以廣泛的應用。在農業機器人、農產品品質檢驗傳送帶、溫室自動灌溉等需要連續控制、精確定位的場合，采用步進電機的位置控制系統，仍是一種比較理想的方案，但在農業的應用中，由于作業場地和控制大多數場合是分離的，而且只有作業與控制分離，才可以更大地減輕人工的勞動量，實現農業的工廠化作業。 　　本文介紹一種基于PLC間通信的步進電機遠程閉環控制方案，特別適用于農業作業與控制分離的場合，而且系統構成的成本也不高。 2 系統硬件構成 　　整個系統主要由兩臺FX系列PLC、兩臺PLC通信模塊（FX0N-485ADP）、步進電機（4S39Y-06520）、步進電機驅動器（Kinco的2M420）、編碼器（內密控OSS-01-2HC）構成。 　　兩臺FX系列PLC，一臺作主站，另一臺作從站，兩臺PLC間的通信用兩臺FX0N-485ADP通信模塊，兩通信模塊間的連接用四芯電纜線。 　　主站主要實現對系統的控制操作，控制信號通過通信模塊傳送給從站，從站接受主站控制，驅動步進電機工作。編碼器檢測出步進電機運動的脈沖數，送入 PLC的高速計數輸入端。 　　從站PLC采用晶體管輸出型，采用脈沖輸出和方向信號輸出的方式，設Y0為脈沖輸出點，Y1為方向信號輸出點。 　　整個系統原理如圖1。 [align=center] 圖1 系統的原理圖[/align] 3 系統軟件部分 　　主站和從站分別編制程序，主站程序接受主站的拔碼開關的輸出脈沖頻率及輸出脈沖數的設定，接受控制按鈕啟動、停止、正反轉控制信號并傳送給從站，從站接受主站的信號，根據要求控制步進電機走步、啟停及正反轉，編碼器輸出的脈沖信號經PLC的高速計數器計數后，與主站設定的輸出脈沖數比較，經過運算修正輸出的脈沖數。 　　3.1 PLC站的設定 　　本系統中主站PLC采用的是FX0N系列，從站PLC采用的是FX1S系列， 　　所以，兩站間的通信是屬于N:N網絡通信。N:N網絡通信的特殊數據寄存器及相關標志定義如下： 　　PLC站號的設定是將0～7的值寫入特殊數據寄存器是D8176中，主站的（D8176）=0，從站的設定值是1～7，從站的（D8176）=1;從站的總數（只有主站需設定）是將1～7的值寫入特殊數據寄存器D8177中，分別對應1～7個從站點，只有一個從站，（D8177）=1。 　　設置刷新范圍（從站不需設置）將0～2的值寫入特殊數據寄存器D8178中，以確定通信的模式，（D8178）=0, 則為模式0, 則0號站的通信刷新軟元件范圍是D0～D3, 1號站的通信刷新軟元件范圍是D10～D13。重試次數（從站不需設置）將0～10的值寫入特殊數據寄存器D8179中，（D8179）=3，當主站試圖以3次或更高的次數與從站通信時，此站點發生通信錯誤;通信超時將5～255的值寫入特殊數據寄存器D8180中，此值乘以10ms 就是通信超時的持續時間。 　　FX0N、FX1S系列通信的參數設置輔助繼電器是M8038，主站點產生通信錯誤的輔助繼電器是M504, 從站點產生通信錯誤的輔助繼電器是M505～M511,分別對應從站1～7, 與其它站點通信時為ON的輔助繼電器是M503。這些輔助繼電器在用戶程序中不能用作其它用途。 　　3.2主站程序 　　主站程序，需根據系統將主站通信參數進行設置，將PLC主站輸入單元的控制信號讀入主站內部的數據寄存器中，將需要與從站通信的控制信號置入通信刷新軟元件區域，以便從站讀取。主站程序如圖2示。 　　3.3從站程序 　　從站程序接收主站刷新范圍軟元件的信息，并轉換成相應的控制信號。步進電機的脈沖串和方向信號輸出給步進電機的驅動器2M420，驅動步進電機工作，Y1為0時，步進電機正轉，Y1為1時，步進電機反轉，步進電機轉動的步數根據從站的設定執行。從站程序如圖3示。 [align=center] 圖2 主站梯形圖程序 圖3 從站梯形圖程序[/align] 　　3.4 位置閉環控制 　　增量式編碼器OSS-01-2CH提供兩相90°差反饋脈沖信號，輸入PLC的高速信號輸入端子X000、X001，用高速計數器C255累計輸入脈沖，根據輸入計數脈沖與設定脈沖數的差值，進行驅動脈沖數的修正。 　　位置控制的輸出用DRVI指令，相關元件D8145定義DRVI指令執行時的基底速度，D8146定義DRVI指令執行時的最高速度，D8148定義DRVI指令執行時的加減速時間。 　　DRVI的 指令： 　　D14指定輸出脈沖頻率，D16指定脈沖數，從Y0輸出，Y1為ON時正轉，OFF時反轉。D16存放的是可刷新的脈沖數及修正后的脈沖數。 4 步進電機驅動的實現 　　步進電機的驅動是選用Kinco的步進驅動器2M420，該系列驅動器采用美國先進技術生產的細分型大電流高性能驅動器，由于采用新的超大規模集成電路，該款驅動器具有高功率、小體積、性能穩定、成本低廉的特點。 　　驅動器的有八位DIP開關可以對驅動器的工作方式和工作參數進行設定，采用雙極型恒流驅對方式，對DIP6-DIP8進行設定可將輸出相電流設定在0.3A-2.5A,以配合不同型號的混合式步進電機的驅動。由于采用專用的驅動控制芯片，對DIP1-DIP4進行設定可以將輸出脈沖細分,最高可達到256/200細分。 5 結論 　　本文作者創新點：步進電機的閉環控制，可以讓系統的定位控制更精確，避免由于數據通信、驅動控制、傳動帶來的誤差，另外，用兩臺PLC單元機通過通信模塊，組成N:N網絡，可以實現數據通信, 遠程控制，適合于作業與控制分離的場合。 　　該方案通過調試完全能達到控制精度要求，在溫室灌溉噴頭，農產品特性檢測傳送帶，農業采摘機器人等應用場合，且系統構成靈活，成本低廉，可靠性較高;該系統如果在主站設立與PC機的通信或觸摸屏，可以實現上位機對網絡控制系統的監控和管理。 參考文獻： 　　1. FX COMMUNICATION （RS232C, RS485） USER’S MANUAL 　　2. 郁漢琪，郭健主編.可編程序控制器原理及應用，北京：中國電力出版社，2004 　　3. 王登貴，楊中平，胡真明等. 基于PLC的四相步進電機控制方法及實現[J]. 微計算機信息, 2006,12:35-37 　　4. 孔令山，熊堅. 雙極性步進電機細分驅動器[J]. 光電工程，1997（12）：39-43 　　5. 王飛，孔慶忠. PLC在步進電機控制驅動器中的應用[J]. 機械工程與自動化，2006（4）：59-60