多电机并行控制系统方案设计

山东交通学院信息科学与电气工程学院 刘志远 胡冠山

随着工业技术的不断发展，步进电机的协同控制应用越来越广泛，在实际的应用中，单台步进电机的使用已经无法满足工业生产需求，大多数的机械设备都需要多台电机的协同控制。常规PLC最多只有四个高速脉冲通道，只能带动四台步进电机运转，而在工厂中，需要挂载多台控制器来实现对多台电机的控制，以满足工业生产需求。对于协同控制的研究，本文研发设计了一种基于PLC控制的多台电机并行控制系统，通过RS485通讯方式控制电机，解决常规PLC因高速脉冲输出通道不足所造成的无法带动多台步进电机的问题，减小了多台控制器所带来的接线困难、编程复杂问题，提高了运行效率，减小了投入的成本。

1 总体方案设计

如图1所示，本系统由PLC、步进电机、电机驱动器、RS485通讯模块、HMI触摸屏组成。PLC作为主控单元与HMI触摸屏通过TCP/IP建立通讯，HMI触摸屏可以实现命令的下发和数据的监控功能。自己设计的RS485通讯模块与电机驱动器的脉冲、方向和公共端口相连，PLC与各个RS485通讯模块通过RS485通讯方式并联连接，通过PLC读取RS485通讯模块的寄存器地址，完成对电机驱动器的控制，最终实现对多台步进电机位置、速度、方向等参数的并行控制。

图1 系统整体结构图

2 硬件系统设计

2.1 PLC模块

PLC模块选用的是自主研发的产品，主控芯片选用STM32F103，除了常用的数字量输入输出端口、模拟量输入输出端口等功能，还包括1路隔离RS485通讯接口，支持Modbus-RTU协议，包括一路10/100M以太网接口，支持TCP-Modbus协议。……