PCL839在步进电机控制中的应用
步进电机是一种将电能转变为动能的基本部件，它在多种机电设备中得到了广泛地应用，如工业生产中的各种机床、生产线上的传送带、农业生产中的灌溉机械、粉碎机等。如今，随着控制技术的发展与完善，对步进电机的控制方法也层出不穷，从早期纯粹依赖电路设计控制，到如今的计算机、PLC等先进控制方式的涌现，大大提供了步进电机的控制精度和设计的简单性、灵活性，因而也促进了步进电机在生产中获得更加广泛地应用。
晶体生长控制系统是一种高精度的控制系统，其中对晶体生长过程中坩埚的升降、旋转和耔晶杆的升降的控制尤为重要。同时，晶体生长控制系统具有控制速度范围要求广、低速段的速度要求低（一般低速与高速之比超过10000倍以上）等特点。因此，在设计这种控制系统时，就要充分利用硬件和软件资源，来达到良好的控制功能。作者在为台湾某大学设计的晶体生长控制系统中，就利用了研华PCL839三轴步进电机控制卡、研祥多功能板卡711B和北京亚控自动化公司的组态王6.03软件来达到精确的控制精度。
2、 控制系统组成
由于晶体生长控制系统中对步进电机的控制提出了很高的要求，其中对两台步进电机的控制精度要求在低速达到0.01mm/Hr---10mm/Hr（Hr代表小时），在高速达到10—1000mm/Hr。对于要求如此高的控制系统，作者设计了如下的控制系统硬件配置图：
图1 控制系统硬件配置图
系统主要由研华PCL839步进控制卡、研祥711B及端子板785、782、880和减速器、步进电机驱动器所构成。其中711B主要是通过端子板输入开关量、模拟量和输出开关量来实现报警显示、A/D转换和步进驱动器控制输出等功能；PCL839是本系统的关键设备，因为它通过软件设置脉冲数量（频率）和电机运转方向，去控制步进电机的运行和停止。PCL839是一块具有三路独立步进控制功能的运动控制卡，其脉冲数可以设置在1－16382PPS（每秒脉冲数），而且可以控制步进电机的正反向运转。
3、 脉冲数的计算
步进电机控制中脉冲数（频率）的计算是关键，通过设置步进控制卡的频率就可以达到改变步进电机的运行速度。而脉冲数（频率）的计算涉及到螺距（步进电机转一圈所行走的直线距离）、设定的速度等，其计算可以按如下的步骤进行：
①、 假设步进电机每个脉冲转过的角度为np
②、 确定电机旋转一周所需要的脉冲数值nr，则 nr=360/np；
③、 如果步进电机驱动器存在细分nc，则nr=360*nc/np；
④、 假设电机旋转一周，运动的直线距离为D（mm），则运动每毫米需要的脉冲数nt，nt=360*nc/np/D
⑤、 若存在减速器且假设减速比为nb，则nt=360*nc*nb/np/D
⑥、 假设要求达到的速度为V（mm/Hr）时，则可以计算出脉冲周期Td为Td=3600/nt/V=10*np*D/nc/nb/V
⑦、 可以计算出要求达到V（mm/Hr）时，其频率 f=1/Td=nc*nb*V/10/np/D，式中各参数的意义如下： nc―――驱动器细分数
nb―――机械减速比
V―――速度，单位mm/Hr
np―――每个脉冲，步进电机运动的角度，单位度
D――――步进电机旋转一周所运行的直线距离，单位mm
现假设D=5， np=1.8， nc=200， nb=50，要求达到0.01mm/Hr的速度，则可以计算出f=200*50*0.01/10/1.8/5≈1，即在步进控制卡的频率为1HZ时，速度可以达到0.01mm/Hr。由此就可以控制步进电机了。
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