S7-200SMART是西门子公司的一款小型PLC。本文介绍一种PLC直接控制步进电机的方法，会附带梯形图程序。
现有能搜到的很多教程都是使用步进电机驱动器，然后用开发工具中使用向导生成PWM子程序调用，这种方法因为简便可靠，也是目前实际工程中使用最多的。还可以使用PTO，也是使用开发工具中的向导初始化。以上两种方法都可以搜到很多教程。只用定时器直接控制的很少有教程。本文介绍的直接控制就是不适用电机驱动器，仅依靠PLC的计时器来生成控制脉冲。
步进电机简述
既然是控制步进电机，我们就要先了解步进电机。步进电机分为三大类：永磁式、反应式、混合式。具体区别自行查阅即可，此处不赘述(别问，问就是懒的码)。
四相步进电机通过给四个定子线圈通电顺序和时间的不同，从而形成强度和方向不同的旋转磁场，吸引转子以不同方向和速度旋转。按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。本文介绍的就是八拍驱动的方法。
控制原理：
四相八拍电机的四相线圈分别用 A、B、C、D 表示。
当电机正转时，其工作方式如下：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。
当电机反转时，其工作方式如下：A→AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。
设计要求：
设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制及实现 3 档调速即快速、中速、慢速。控制模块中的步进电机工作方式为四相八拍电机的四相线圈分别用 A、B、C、D 表示。需要使用数码管显示电机档位。
PLC梯形图程序实现
此程序I/O配置分配情况如下表：
| I/O口 |
连接端口 |
I/O口 |
连接端口 |
| I0.0 |
启动 |
Q0.3 |
步进电机D相 |
| I0.1 |
停止 |
Q1.0 |
数码管A段 |
| I0.2 |
正转 |
Q1.1 |
数码管B段 |
| I0.3 |
反转 |
Q1.2 |
数码管C段 |
| I0.4 |
快速 |
Q1.3 |
数码管D段 |
| I0.5 |
慢速 |
Q1.4 |
数码管E段 |
| Q0.0 |
步进电机A相 |
Q1.5 |
数码管F段 |
| Q0.1 |
步进电机B相 |
Q1.6 |
数码管G段 |
| Q0.2 |
步进电机C相 |
|
|
下面是使用s7-200 smart官方集成开发环境Step 7MicroWIN SMART软件编程实现对四相八拍步进电机控制的程序。工作原理及对此程序的解释均以注释的形式在下图中给出。此处仅声明程序中出现的变量的含义：VB10(存放电机转速挡位的字节变量)、VW50(存放转速的字变量，即脉冲宽度)、VB100(八拍进给控制的字节变量)。
这里要提醒各位一个我在编程中忽略的问题：
在控制脉冲的程序部分我先是写了如下的梯形图，结果发现输出继电器存在问题，没有按照我程序输出，但是软件上显示的是没有问题，输出继电器均可正常输出。我先是拆了试验箱，验证了步进电机是没有问题的，然后使用电源依次给定子线圈按照控制次序依次供电，发现可以正常运转。故，肯定是程序存在问题。问题就是输出继电器线圈不能重复使用，如下图：
解决方法就是使用一组中间继电器来作为8拍的输出，再用这些中间继电器去控制真正的输出ABCD四相的线圈。
后记
完成PLC直接控制步进电机对我而言没有太大难度。但这次设计也感触颇深，本以为自己学的还行。调试半天找不出毛病，信誓旦旦地觉得自己的程序是没有问题的。拆解实验箱，单独调试步进电机无果后，老师一语道破天机，输出继电器线圈不能重复使用，方觉自己的无知与渺小。学海无涯更无止境，一知半解贻笑大方。