200 SMART系列PLC提供了三种驱动步进电机的方法：

    1、脉冲串输出（PTO）

    2、脉宽调制（PWM）

    3、运动轴

步进电机是将电脉冲转变为角位移或线位移，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数量，不受负载变化的影响，即给电机一个脉冲信号，电机旋转一个步距角。因此PLC驱动步进电机主要依靠PLC的高速脉冲输出功能，200 SMART系列PLC最多支持3个高速脉冲输出，其具体输出数量取决于PLC的型号如下表1所示。

表1

继电器输出型号（SR）与经济型（CR）不支持高数脉冲输出功能。

硬件连接：

PLC无法对步进电机进行直接驱动，需要通过步进电机驱动器进行完成。其作用是将电脉冲信号转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向旋转一个固定的角度（即“步距角”）。步进电机驱动器如图1所示。

图1  步进电机驱动器

驱动器上的ENA为脱机信号（可不接）；DIR为方向信号；PUL为脉冲信号，需要接到PLC的高速脉冲输出端口上。SMART系列PLC对应的高速脉冲输出口如表2所示。

表2

驱动器还需要对一些参数进行设置，这里以TB6600步进电机驱动器为例，通过该驱动器上的6个DIP开关进行参数设置，S1~S3用于选择8档细分控制，通过S4~S6进行电流控制。细分数即步进电机旋转一周所需的脉冲数。电流控制根据选择的步进电机电流值不同进行修改，当选用2A的电机时需要将电流值设置为2A。具体参数可通过电机标签以及驱动器上标注进行查看。

步进电机驱动器的信号输入电压主要以5V与24V为主。PLC的信号输出电压为24V，且与SMART PLC进行连接时为共阴极接线。

当选用24V步进电机驱动器时可直接与PLC信号段进行连接，接线图如图2所示。

图2  24V驱动器接线图

当选用5V驱动器时，需要进行降压处理，最简单的方法可以通过串联电阻降压，通过串联2K电阻将电压从24V降至5V。接线图如图3所示。

图3  5V驱动器接线图

下面主要介绍一下通过脉宽调制（PWM）对步进电机进行驱动的方法。

首先通过工具菜单中的PWM选项进入到脉宽调制的向导中

图4  PWM向导入口

组态PWM向导步骤：

 1、选择脉冲通道

①  选择需要使用的PWM输出通道

②  下一步

图5  选择脉冲通道

2、     对PWM通道的名称进行设置

①   可以对PWM通道进行重命名（例：X轴），默认为PWM0~2

②  下一步

图6  更改PWM通道名称

 3、组态PWM通道输出时基

③  点击下拉菜单，打开选择栏

④  由于驱动步进电机需要较高频率的脉冲输出，需选择微秒为时基

⑤  下一步

图7  输出时基设置

4、PWM通道0设置完成，生成对应项目组件。通道1、2与其设置方法一致

图8  生成项目组件

完成PWM向导设置后，即可通过调用PWMx_RUN子程序输出高数脉冲对步进电机进行驱动。可通过图8所示方法调用PWMx_RUN子程序。

图9  PWMx_RUN子程序

图10为PWMx_RUN指令，其中:

EN为程序块使能信号

RUN为脉冲生成控制输入（1：对应I/O通道持续生成高速脉冲；0：无操作）

Cycle：写入脉冲周期

Pulse：写入脉冲宽度（即：占空比）通常设置为周期的一半（即：占空比50%）

图10  PWMx_RUN指令

在程序中即可通过对脉冲周期进行更改，实现对电机速度的控制。通过修改驱动器DIR方向信号连接的PLC输出口，更改电机运行方向。

PWM驱动方案分析：

优点：控制变量较少，脉冲周期便于修改

缺点：对输出脉冲数量不易控制

所以该控制较为适用于闭环控制系统之中。开环控制系统中，建议使用运动轴控制方案。

PTO与PWM功能大体一致，差异在于PTO不可对占空比进行调节，默认为50%。