可控制步进电机的定量称重控制器

一、 解决的问题
传统定量称重控制器在北方低温地区使用时，气动装置容易结冰故障。虽然可采用电动（步进电机）驱动，但传统控制器无法直接输出驱动步进电机所需的高速PWM脉冲信号，必须额外依赖PLC（可编程逻辑控制器） 进行信号转换。这导致了：

成本高：需要增加PLC设备。

线路复杂：增加故障点，维护困难。

调试不便：脉冲参数（频率、步数）固化在PLC中，无法通过称重控制器灵活修改。

二、 解决方案的核心
在称重控制器内部增加一个专用的辅助MCU（微控制单元），专门负责生成步进电机驱动所需的PWM信号。

双MCU架构：

主控制MCU：负责核心的称重逻辑计算和决策，发出控制指令。

辅助MCU：接收主MCU的指令，将其转换为精确的PWM脉冲开关量信号，直接驱动步进电机驱动器。

集成化设计：该辅助MCU被集成在控制器的IO开关量输出电路板上，通过UART串口通讯与主MCU连接。

三、 主要技术特点与优势
直接驱动：无需外接PLC，控制器可直接输出最高50KHz的高速PWM脉冲，简化了系统结构，降低了成本和故障率。

多功能输出：扩展的IO板可同时提供：

5路专用PWM输出：用于精确控制步进电机。

11路普通开关量输出：用于控制其他执行机构（如指示灯、继电器等）。

12路开关量输入：用于接收外部传感器信号。

参数灵活可调：用户可以直接在控制器的人机界面（HMI） 上，方便地设置和修改步进电机的脉冲频率、运行步数、加减速时间、启动频率等关键参数，适应不同物料和工艺需求。

运动控制优化：具备缓启和缓停（通过设置加减速时间和启动频率）功能，避免了电机启停时的冲击和因快速启动导致的扭矩不足问题，保护电机并运行更平稳。

具体电路实现：文档详细公开了以 STM32F030C8 芯片作为辅助MCU，以及包含高速光耦 6N137 和逻辑芯片的 PWM输出电路，确保了信号的隔离与驱动能力。

四、 配套的控制方法
文档还附带了一种步进电机控制方法，其流程主要包括：

初始化所有输出。

监听主MCU的通讯指令。

解析指令，输出对应的开关量或PWM信号。

实现PWM的软启动与软停止，根据设定的加速时间、启动频率等参数平滑控制电机。

通讯超时保护：当通讯异常时，自动停止输出，保证系统安全。