步进电机控制系统的总体设计案例综述
总体设计
系统的整体硬件结构如REF_Re\h图3.1所示，整体上分为3个部分：
1.西门子S7-200主控:负责输出转速信号和方向电平。
2.PMM8713脉冲分配模块:负责对PLC发出的脉冲进行整形。
3.驱动模块：主要负责接受控制脉冲信号，将数信号转为模拟信号进行放大。
图3.1系统整体结构图
控制系统的工作原理
本次毕业设计的内容主要是对步进电机的PLC控制进行研究。采用西门子S7-200作为主控制器，并且能够达到了软件与硬件相结合控制的目的。PLC的脉冲分配可分为软件法和硬件法。软件控制法是采用软件编程取代脉冲分配器来达到控制步进电机的目的。而硬件控制法是用专用脉冲分配芯片来控制脉冲的。用PLC控制步进电机，需实现步进电机的速度控制，位置控制和加减速控制。
电路组成和工作原理
电路主要由西门子S7-200PLC、PMM8713环形分配、驱动电路、步进电动机、光电编码器构成。主处理器PLC通过I/O端口与PMM8713相连，将运动控制命令发送给PMM8713，并通过编程对步进电机的速度、位置、加减速进行设定，由PMM8713对功率放大电路发出信号穿给步进电机，增量编码器提供一个反馈回路给PLC，从而构成一个控制系统。
运动控制的实现
1.速度控制
步进电机的速度控制通过PLC发出的步进脉冲频率来实现，从图3.2可以看出，受到步进电机输入脉冲的周期改变的影响，然而脉冲变化的快慢也最终使电机的转速也跟着变化。因而要想改变步进电机的转动速度就只需要改变输入电机的脉冲周期就可以了。
由步进电机的转速n=(其中转子齿数=50，我这边是42BYG4503混合步进电机;运行拍数m=8)及转速的控制要求最高转速和最低转速，这些都对应着脉冲频率的变化，从何实现速度的控制。
图3.2脉冲分配波形图
2.加减速控制
步进电机的正转或是反转时，都是由加速、恒速和减速这三个过程组成。步进电机的启动需要有加速过程;步进电机的停止需要有减速过程。原因就在于假如步进电机接收到的信号变化太快，就会出现堵转或是失步现象，而出现这个现象就是因为信号变化太快产生的惯性的作用而使步进电机的动作跟不上信号的变化频率，从而出现位置精度降低的影响。
为了达到加速或是减速控制的要求，并且任何的加减速不过程都是会满足一定的曲线关系的，直线、曲线、指数函数等等，如图3.3是两种比较常见的加减速运行曲线。之所以需要选定某种加减速曲线是因为当选择了最佳的曲线后，可以使步进电机的加减速过程不至于出现堵转、失步、过冲等不良现象，就可以充分利用现有的转矩，能够快速响应，缩短加减速时间。
比较简单的，且容易编写程序的加减速曲线就是如图3.3（a）所示的匀加速或是匀减速曲线。由于在采用直线加速时，加速度不变，就要求转矩也是非线性关系。这就会导致转速的提高使转矩降低。因此，按照这种直线进行加速会因为转矩的不足而出现不良现象。
采用如REF_Re\h图3.3（b）所示的按照实际加减速工程拟合的曲线可以对步进电机实现最佳的控制，原因就在用于电动机的电磁转矩与转速是接近指数形式的关系。
图3.3加减速运行曲线
3.位置控制
步进电机从一个位置精确运行到另一个位置的过程就是步进电机的位置控制。步进电机每前进一步都是因为接收到了一个脉冲信号，原因在于步进电机的角度位移是与其所接受的脉冲个数成正比的。这样步进电机的角位移以及脉冲个数之间的正推导或是反推导就很简单了，并且还实现步进电机的步数控制。