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[摘 要]可编程控制器是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种新型工业控制器。PLC具有可靠性高，功能完善、组合灵活，编程简单以及功耗低等许多独特的优点，已被广泛地应用于国民经济的各个控制领域。
[关键词]可编程控制器 步进电机 直线算法
中图分类号：U73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0246-01
引言：
继电器接触控制系统长期在生产上得到广泛应用，但由于他的机械触电多、接线复杂、可靠性低、功耗高，并且当生产工艺流程改变时需要重新设计和改装控制线路，因此日益满足不了现代化生产过程复杂多变的控制要求。而可编程控制器将继电器接触器控制的优点与计算机技术相结合，用“编程”软件代替继电接触器控制的“硬件接线”。当系统控制功能需要改变时，只需变更少量的外部接线，主要通过修改相应的控制程序即可。
1. 步进电机的转动原理及其工作原理
1.1转动原理
当旋转磁场向顺时针方向旋转时，其磁通切割转子导条，导条中就产生感应出电动势，在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流。该电流与旋转磁场相互作用，从而使转子导条受到电磁力F。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来了。
1.2工作原理
步进电机能将脉冲信号直接转换成角位移，启动转子上ABC相绕组，当第一个脉冲通入A相时，磁通企图沿着磁阻最小的路径闭合，在此磁场力的作用下，转子的1、3齿转动与A级对齐，这样就实现了步进电机的一个步距对应着一个脉冲。因此，只需依次不断给A、B、C相通以脉冲，则步进电机就一步一步地按逆势针方向转动起来，若通电脉冲的次序为A、C、B，则不难推出，转子将以顺时针方向一步一步地旋转。这样，用不同的脉冲通入次序方式就可以实现对步进电机的控制。
2. S7200PLC简介及其控制步进电机的电气原理
2.1 S7200PLC的简介
由主机、输入输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。[1] 如果把PLC看作控制系统的核心，外部的各种开关信号或模拟信号均为输入变量，它们经输入接口寄存到PLC内部的状态寄存器和数据存储器中，而后按用户程序要求进行逻辑运算或数据处理，最后以输出变量的形式送到输出接口，从而控制输出设备。
2.2 S7200的脉冲输出以及软件编程
脉冲输出指令 （P L S ）用于在高速输出（Q0.0和Q0.1）上控制脉冲
串输出（PTO）和脉宽调制（PWM）功能。[2] PTO可以输出一串脉冲（占空比50%），用户可以控制脉冲的周期和个数。PWM可以输出连续的、占空比可调的脉冲串，用户可以控制脉冲的周期和脉宽。本文采用PTO波形，编程时通过控制字节SMB67来控制脉冲的种类（PTO或PWM），脉冲周期的单位等。SMW68为PTO脉冲周期，SMD72为脉冲数。
2.3 S72002.控制步进电机的电气原理
本文利用S7200作为控制器，通过端口Q0.0和Q0.1发出脉冲，Q0.2和Q0.3发出方向电平，分别控制Y、X轴的步进电机运动，通过直线插补计算程序来控制Y、X轴的方向联动，实现控制工作台上的记号笔的运动，从而在纸上画出直线。S7200控制步进电机的原理图如图1-1。
3. 第一象限直线逐点比较法算法
3.1查补的概念与逐点比较法的介绍
为满足零件几何尺寸精度要求。必须在工件运动过程中，在起点和终点之间，实时计算出满足线型要求的若干中间点，这就是插补的概念。常见插补的方法有逐点比较法、数字积分法、直线函数法、扩展数字积分法等。其中逐点比较法常用于步进电机控制系统。逐点比较法的基本思路是每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，每走一步都要将加工点的瞬时坐标与理论的加工轨迹相比较，判断实际加工点与理论加工轨迹的偏移位置，通过偏差函数计算二者之间的偏差，从而决定下一步的进给方向。每一次进给都要完成偏差判别、坐标进给、偏差计算和终点判别四个工作节拍，以逼近给定轨迹，直至加工结束。可参考下图查补算法流程图进行程序编译。[3]
4. S7200第一象限直线程序可参考S7200手册进行具体编译，可参考程序如图1-3
参考文献：
[1] 秦曾煌，姜三勇，《电工学》第七版，高等教育出版社，2009.
[2]S7200可编程程序控制器系统手册，2008，6ES7 289-8FA24-8FHO.
[3] 解乃军，仲高艳，《数控技术应用》科学出版社，高等教育出版社，2014.
[关键词]可编程控制器 步进电机 直线算法
中图分类号：U73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0246-01
引言：
继电器接触控制系统长期在生产上得到广泛应用，但由于他的机械触电多、接线复杂、可靠性低、功耗高，并且当生产工艺流程改变时需要重新设计和改装控制线路，因此日益满足不了现代化生产过程复杂多变的控制要求。而可编程控制器将继电器接触器控制的优点与计算机技术相结合，用“编程”软件代替继电接触器控制的“硬件接线”。当系统控制功能需要改变时，只需变更少量的外部接线，主要通过修改相应的控制程序即可。
1. 步进电机的转动原理及其工作原理
1.1转动原理
当旋转磁场向顺时针方向旋转时，其磁通切割转子导条，导条中就产生感应出电动势，在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流。该电流与旋转磁场相互作用，从而使转子导条受到电磁力F。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来了。
1.2工作原理
步进电机能将脉冲信号直接转换成角位移，启动转子上ABC相绕组，当第一个脉冲通入A相时，磁通企图沿着磁阻最小的路径闭合，在此磁场力的作用下，转子的1、3齿转动与A级对齐，这样就实现了步进电机的一个步距对应着一个脉冲。因此，只需依次不断给A、B、C相通以脉冲，则步进电机就一步一步地按逆势针方向转动起来，若通电脉冲的次序为A、C、B，则不难推出，转子将以顺时针方向一步一步地旋转。这样，用不同的脉冲通入次序方式就可以实现对步进电机的控制。
2. S7200PLC简介及其控制步进电机的电气原理
2.1 S7200PLC的简介
由主机、输入输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几个主要部分构成。[1] 如果把PLC看作控制系统的核心，外部的各种开关信号或模拟信号均为输入变量，它们经输入接口寄存到PLC内部的状态寄存器和数据存储器中，而后按用户程序要求进行逻辑运算或数据处理，最后以输出变量的形式送到输出接口，从而控制输出设备。
2.2 S7200的脉冲输出以及软件编程
脉冲输出指令 （P L S ）用于在高速输出（Q0.0和Q0.1）上控制脉冲
串输出（PTO）和脉宽调制（PWM）功能。[2] PTO可以输出一串脉冲（占空比50%），用户可以控制脉冲的周期和个数。PWM可以输出连续的、占空比可调的脉冲串，用户可以控制脉冲的周期和脉宽。本文采用PTO波形，编程时通过控制字节SMB67来控制脉冲的种类（PTO或PWM），脉冲周期的单位等。SMW68为PTO脉冲周期，SMD72为脉冲数。
2.3 S72002.控制步进电机的电气原理
本文利用S7200作为控制器，通过端口Q0.0和Q0.1发出脉冲，Q0.2和Q0.3发出方向电平，分别控制Y、X轴的步进电机运动，通过直线插补计算程序来控制Y、X轴的方向联动，实现控制工作台上的记号笔的运动，从而在纸上画出直线。S7200控制步进电机的原理图如图1-1。
3. 第一象限直线逐点比较法算法
3.1查补的概念与逐点比较法的介绍
为满足零件几何尺寸精度要求。必须在工件运动过程中，在起点和终点之间，实时计算出满足线型要求的若干中间点，这就是插补的概念。常见插补的方法有逐点比较法、数字积分法、直线函数法、扩展数字积分法等。其中逐点比较法常用于步进电机控制系统。逐点比较法的基本思路是每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，每走一步都要将加工点的瞬时坐标与理论的加工轨迹相比较，判断实际加工点与理论加工轨迹的偏移位置，通过偏差函数计算二者之间的偏差，从而决定下一步的进给方向。每一次进给都要完成偏差判别、坐标进给、偏差计算和终点判别四个工作节拍，以逼近给定轨迹，直至加工结束。可参考下图查补算法流程图进行程序编译。[3]
4. S7200第一象限直线程序可参考S7200手册进行具体编译，可参考程序如图1-3
参考文献：
[1] 秦曾煌，姜三勇，《电工学》第七版，高等教育出版社，2009.
[2]S7200可编程程序控制器系统手册，2008，6ES7 289-8FA24-8FHO.
[3] 解乃军，仲高艳，《数控技术应用》科学出版社，高等教育出版社，2014.