工业控制中的模拟量与步进电机：步进电机运动控制应用指南

在日常生活和工业生产控制过程中，需要实时关注各种各样的状态，其中一些状态可以很简单的进行描述，比如一枚硬币是否正面朝上，一扇门是否打开，今天是否下雨，工厂里有没有工人请假等，都是可以简单地用是否来进行描述。但是这样的描述可能并不是足够详细的，就像一道阀门的开闭，我们仅仅用开和关这两种状态，并不能很好地满足我们的监测需求。因为阀门开一半和完全打开，都是打开的状态，此时这样描述没有办法进行区别，所以在实际的控制中会使用阀门开度来描述这个问题。特别是在连续型的生产过程中，经常会要求对一些物理量如常见的：电压、电流、压力、速度、流量等进行采集控制时，这些物理量它们都是随时间而连续变化的。在控制领域把这些随时间连续变化的物理量叫模拟量。
传感器可以将探测到的模拟量，转换为电流或者电压信号，再把这个信号输出给上位机。如此一来上位机就可以通过模拟量的变化对电机等执行机构进行控制调整。可以设想一个场景，一个楼层供水的系统，使用压力传感器来监控管道的水压，通过上位机调节水泵抽水的功率上。这当中水压是一个典型的模拟量，传感器可以将这个信号转换成电流或者电压输出给上位机,上位机就可以通过这个信号进行处理了。这就是一个模拟量的应用。
在上面这个场景里面，所有的信息的处理和计算都是通过上位机完成的。上位机可以使用通讯协议将参数传递给下位设备，当然也可以同样使用模拟量进行传递。

那么怎么用模拟量控制电机呢，比如有这么一个场景，在一个燃气管道系统中，PLC检测管道压力，PLC将阀门的目标开度与4-20mA的电流信号进行映射，然后再传递给电机。燃气系统中，出于安全和传输稳定的考虑，往往使用4-20mA的电流信号。这种将模拟量控制电机位置的技术，我们成为模拟量定位。PMC007系列的闭环步进一体机，内置模拟量定位的功能，提前在一体机中进行配置，就可以直接使用4-20mA的模拟量信号控制电机转动的位置，从而改变阀门的开度。

简单的模拟一下实际场景。因为PMC007一体机同样支持电压信号，所以可以直接使用一体机自带的5V输出进行控制。如图，这里使用了一个电位器进行电压调节。在业务场景比较简单的情况下(比如搅拌等)，可以省去上位机，节省成本和空间。

除了模拟量定位之外，工业控制中还会使用到模拟量调速，即是使用模拟量来控制电机速度的技术。PMC007系列同样支持模拟量调速。如图，是一个使用PMC007航插一体机控制某船舶外壳部件制造中的吹气测试强度。