用 PLC 单通道配合继电器切换 4 台步进电机，核心是通过继电器选通电路实现 “PLC 控制信号 + 继电器选通” 的分时驱动逻辑，既节省 PLC 输出通道，又能独立控制每台电机的启停 / 方向 / 脉冲。以下从「硬件拓扑」「继电器电路设计」「PLC 程序逻辑」「关键注意事项」全维度讲解，适配三菱 / 西门子 / 台达等主流 PLC，覆盖步进电机的正反转、调速核心需求。
一、核心原理与硬件选型
1. 核心逻辑
PLC 仅输出 3 路核心信号（脉冲 PUL、方向 DIR、使能 ENA），通过 4 组继电器（选通继电器）切换这 3 路信号至对应步进电机驱动器，实现 “1 组控制信号 + 4 组选通开关” 驱动 4 台电机，分时工作（同一时间仅 1 台电机运行）。
2. 硬件清单（以 NPN 型 PLC 为例）
| 设备类型 | 规格 / 型号示例 | 数量 | 作用 |
|---|---|---|---|
| PLC | 三菱 FX3U / 台达 DVP-ES2 | 1 台 | 输出脉冲 / 方向 / 使能 + 控制继电器 |
| 中间继电器 | MY2N-J（DC24V，双刀双掷） | 4 组 | 选通对应电机的控制信号 |
| 步进电机驱动器 | DM542（适配 57 步进电机） | 4 台 | 接收 PLC 信号驱动电机 |
| 步进电机 | 57BYG250H | 4 台 | 执行运动 |
| DC24V 电源 | 24V/5A | 1 台 | 给继电器、PLC 输出供电 |
| 限流电阻 | 1kΩ（可选） | 若干 | 保护 PLC 输出点（PNP 型需配） |
二、硬件接线设计（核心！选通电路）
1. 信号分类
2. 继电器选通电路（关键拓扑）
每组继电器采用双刀双掷（DPDT） 或 3 组单刀单掷（SPDT），需同时切换 PUL/DIR/ENA 3 路信号，接线逻辑：
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┌─────────────PLC输出─────────────┐ ┌──────────继电器选通───────────┐ ┌─────────驱动器─────────┐ │ Y0(PUL) → 继电器公共端(COM1) │ │ 继电器1常开(NO1) → 驱动器1 PUL+ │ │ 驱动器1 → 电机1 │ │ Y1(DIR) → 继电器公共端(COM2) │──┬─────│ 继电器2常开(NO1) → 驱动器2 PUL+ │ │ 驱动器2 → 电机2 │ │ Y2(ENA) → 继电器公共端(COM3) │ │ │ 继电器3常开(NO1) → 驱动器3 PUL+ │ │ 驱动器3 → 电机3 │ └─────────────────────────────────┘ │ │ 继电器4常开(NO1) → 驱动器4 PUL+ │ │ 驱动器4 → 电机4 │ │ ├───────────────────────────────┤ ┌─────────────PLC选通─────────────┐ │ │ 继电器1常开(NO2) → 驱动器1 DIR+ │ │ Y3 → 继电器1线圈 → DC24V- │──┘ │ 继电器2常开(NO2) → 驱动器2 DIR+ │ │ Y4 → 继电器2线圈 → DC24V- │ │ 继电器3常开(NO2) → 驱动器3 DIR+ │ │ Y5 → 继电器3线圈 → DC24V- │ │ 继电器4常开(NO2) → 驱动器4 DIR+ │ │ Y6 → 继电器4线圈 → DC24V- │ ├───────────────────────────────┤ └─────────────────────────────────┘ │ 继电器1常开(NO3) → 驱动器1 ENA+ │ │ 继电器2常开(NO3) → 驱动器2 ENA+ │ │ 继电器3常开(NO3) → 驱动器3 ENA+ │ │ 继电器4常开(NO3) → 驱动器4 ENA+ │ ┌─────────────公共回路─────────────┐ └───────────────────────────────┘ │ 驱动器PUL-/DIR-/ENA- → DC24V- │ │ 继电器线圈另一端 → DC24V+ │ └─────────────────────────────────┘
⚠️ 关键细节：
三、PLC 程序逻辑（以三菱 FX3U 为例，梯形图）
核心逻辑：先选通对应继电器→再输出脉冲 / 方向→完成后关闭继电器→切换下一台电机，确保分时驱动。
1. 变量定义
| 软元件 | 功能 | 软元件 | 功能 |
|---|---|---|---|
| X0 | 电机 1 启动按钮 | M0 | 电机 1 运行标志 |
| X1 | 电机 2 启动按钮 | M1 | 电机 2 运行标志 |
| X2 | 电机 3 启动按钮 | M2 | 电机 3 运行标志 |
| X3 | 电机 4 启动按钮 | M3 | 电机 4 运行标志 |
| Y0 | 脉冲输出 | D0 | 电机 1 脉冲数（如 5000） |
| Y1 | 方向输出 | D1 | 电机 2 脉冲数 |
| Y2 | 使能输出 | D2 | 电机 3 脉冲数 |
| Y3-Y6 | 继电器选通 | D3 | 电机 4 脉冲数 |
| T0 | 继电器吸合延时（10ms） | T1 | 电机运行延时 |
2. 核心程序
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// 步骤1：互锁保护（禁止多台电机同时选通） LD M0 OR M1 OR M2 OR M3 OUT M10 // 任意电机运行时，M10=ON LD M10 ANI X0 // 运行中禁止启动其他电机 ANI X1 ANI X2 ANI X3 OUT M11 // 启动互锁标志 // 步骤2：电机1控制（X0启动） LD X0 AND M11 SET M0 // 电机1运行标志 OUT Y3 // 选通继电器1（电机1） TON T0 K1 // 继电器吸合延时10ms（防止信号抖动） LD T0 OUT Y2 // 使能电机1驱动器 MOV D0 D10 // 加载电机1脉冲数到D10 PLSY K1000 Y0 D10 // 输出1000Hz脉冲，共D0个（PLSY=脉冲输出指令） LD M8029 // 脉冲输出完成标志 RST M0 // 复位运行标志 RST Y3 // 关闭继电器1 RST Y2 // 关闭使能 RST T0 // 复位延时 // 步骤3：电机2控制（X1启动，逻辑同电机1） LD X1 AND M11 SET M1 OUT Y4 TON T0 K1 LD T0 OUT Y2 MOV D1 D10 PLSY K1000 Y0 D10 LD M8029 RST M1 RST Y4 RST Y2 RST T0 // 步骤4：电机3控制（X2启动） LD X2 AND M11 SET M2 OUT Y5 TON T0 K1 LD T0 OUT Y2 MOV D2 D10 PLSY K1000 Y0 D10 LD M8029 RST M2 RST Y5 RST Y2 RST T0 // 步骤5：电机4控制（X3启动） LD X3 AND M11 SET M3 OUT Y6 TON T0 K1 LD T0 OUT Y2 MOV D3 D10 PLSY K1000 Y0 D10 LD M8029 RST M3 RST Y6 RST Y2 RST T0 // 步骤6：方向控制（示例：Y1=ON为正转，OFF为反转） LD X4 // 正转按钮 OUT Y1 LD X5 // 反转按钮 RST Y1
四、关键优化与避坑
1. 分时驱动优化
2. 常见故障排查
| 故障现象 | 排查方向 |
|---|---|
| 电机无动作 | 1. 继电器未吸合（检查 Y3~Y6 输出）；2. 使能信号未接通（Y2 未输出）；3. 脉冲指令未触发（PLSY 参数错误） |
| 电机抖动 / 丢步 | 1. 继电器吸合延时不足（增大 T0 至 20ms）；2. 脉冲频率过高（降低 PLSY 的频率）；3. 接线接触不良 |
| 多电机同时运行（失控） | 1. 互锁逻辑失效（检查 M10/M11）；2. 继电器粘连（更换继电器）；3. PLC 输出点短路 |
| 方向错误 | 1. Y1 输出状态与预期相反（反转 X5 按钮逻辑）；2. 驱动器 DIR 接线反（调换 DIR+/DIR-） |
