本文以包裝行業定長送料切割機構為例，介紹采用 廣州致良運控的SD6 驅控一體步進電機驅動器構建免 PLC 單軸控制系統的完整設計過程，包括控制需求分析、系統架構、電機選型計算、IO 分配、多段參數配置與調試要點，供同類單軸設備設計參考。

一、應用背景與需求分析

定長送料切割是包裝、薄膜、線材、管材行業的典型單軸工序：送料機構將材料送進設定長度，到位后向切割裝置發出動作信號，循環往復。某類薄膜定長送切設備的工藝要求如下（算例參數，實際項目按需求替換）：

送料長度范圍：100～500mm，面板可調；

送料速度：最高 200mm/s；

定長精度：±0.5mm；

工作節拍：≤1s/循環；

聯動要求：送料到位→輸出切割信號→等待切割完成→繼續下一循環；

保護：原點、正/負限位保護，急停停機。

控制需求分析：單軸、動作時序固定、參數需現場可調（換規格頻繁）、無多軸聯動需求——屬于典型的驅控一體應用場景，可采用免 PLC 架構。

二、系統方案設計

系統由四部分構成：

[啟動/停止按鈕、原點/限位開關、切割完成信號]

            ↓ DI

[致良運控SD6 驅控一體步進電機驅動器]——DO——[切割裝置驅動（電磁閥/繼電器）]

            ↓ U/V/W

[57 系列兩相步進電機]——聯軸器——[滾珠絲桿＋導軌——送料壓輪]

控制核心為 致良運控的SD6 驅控一體步進電機驅動器：送料長度、速度、加減速以多段參數形式預存于驅動器；切割完成信號接入 DI，與送料動作形成內部閉環。系統不設 PLC，控制柜內僅剩驅動器、開關電源與端子。

三、選型計算

1. 負載扭矩（算例）：送料負載（含壓輪與材料）折算質量 m＝5kg，絲桿導程 Ph＝5mm，摩擦系數取 0.15，導軌摩擦阻力 F＝μm g≈7.4N，折算電機端扭矩 T＝F×Ph/(2πη)，取絲桿效率 η＝0.9，得 T≈0.0065N·m；疊加慣量加速扭矩后，按安全系數 2 倍選擇電機，選用 57 系列兩相步進電機（【額定扭矩以所選電機規格為準】）。

2. 慣量匹配：負載折算慣量 JL＝m×(Ph/2π)2≈0.32kg·cm2。所選 57 步進電機轉子慣量【以規格書為準】，需滿足 JL ≤ 轉子慣量 × 10。

3. 分辨率核算：電機步距角 1.8°，設定 10 細分，則每轉 2000 步；對應直線分辨率＝5mm÷2000＝0.0025mm，遠高于 ±0.5mm 的定長公差要求，細分設置合理且留有裕量。

4. 通訊預留：本機為獨立單軸，但考慮后續接入車間數據系統，選用帶 Modbus RTU 的 SD6 配置，本期調試用面板操作，聯機時無需更換硬件。

四、IO 分配設計

信號類型功能

DI0輸入循環啟動（按鈕）

DI1輸入循環停止（按鈕）

DI2輸入原點開關

DI3/DI4輸入正/負限位開關

DI5輸入切割完成信號（到位反饋）

DO0輸出切割裝置動作（送料到位后輸出）

DO1輸出運行/故障指示

（SD6 實際 IO 點位數量與電氣規格以產品手冊為準；若驅動器輸出點數為干接點/集電極開路型，切割裝置驅動回路需按手冊要求設計。）

五、多段參數配置

利用 SD6 多段位置/速度表，將不同規格的定長參數預存為多段，換規格時面板直接調用（示例）：

段號位置速度加減速用途

1150mm150mm/s中規格 A

2300mm200mm/s中規格 B

3500mm120mm/s慢規格 C（長行程防失步）

動作邏輯：DI0 觸發→執行當前段送料→到位后 DO0 輸出切割信號→DI5 檢測切割完成→自動進入下一循環；DI1 隨時停止，限位信號觸發即停機報警。

六、調試要點

回零：首次上電執行回原點動作，回零速度宜低不宜高，確認原點開關觸發方式（NPN/PNP）與驅動器輸入電路匹配；

空載驗證：低速空載運行三個循環，核對方向、行程與實際測量長度的一致性，必要時修正脈沖當量；

帶載提速：逐步提升至工藝速度，觀察有無失步與異響；若接近共振轉速，優先增大細分數；

精度驗證：連續 50 循環抽測送料長度，統計偏差分布，確認滿足 ±0.5mm；

參數備份：調試完成后備份驅動器參數，交付時隨設備資料存檔。

七、結語

本方案以單臺 致良運控SD6 驅控一體步進電機驅動器完成了傳統上需要“PLC＋脈沖模塊＋驅動器”三件套構建的定長送料控制：控制接線縮減至約三根，無編程調試，換規格由操作工面板完成。方案架構與計算方法可直接推廣至貼標送標、定尺輸送等同類單軸應用。

（本文由廣州致良運控技術有限公司技術團隊提供，文中算例為設計示例，實際項目請依據工況與產品規格書核算。）