三相步進(jìn)電機(jī)的PLC控制課程設(shè)計(jì)

1、電氣控制與可編程控制器技術(shù)A課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 三相步進(jìn)電機(jī)的模擬控制 院 （系）： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2014 年6 月 3 日至2014 年 6 月 13 日華中科技大學(xué)武昌分校制電氣控制與可編程控制器技術(shù)A課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1、設(shè)計(jì)（調(diào)查報(bào)告/論文）題目三相步進(jìn)電機(jī)的模擬控制2、設(shè)計(jì)（調(diào)查報(bào)告/論文）主要內(nèi)容（1） 控制要求：本設(shè)計(jì)要求利用PLC構(gòu)成三相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，完成主電路的接線，并編寫(xiě)三拍、六拍、單步和連續(xù)控制的程序并調(diào)試。 （2） 設(shè)計(jì)要求當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到單步時(shí)，必須每按一次起動(dòng)，電機(jī)才能旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到連續(xù)時(shí)，按一次起動(dòng)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，直到按

2、停止；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到三拍時(shí)，旋轉(zhuǎn)的角度為3度；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到六拍時(shí)，旋轉(zhuǎn)的角度為1.5度；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到正轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到反轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)單步要轉(zhuǎn)到連續(xù)，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)連續(xù)要單步連續(xù)，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)三拍要轉(zhuǎn)到六拍，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)六拍要轉(zhuǎn)到三拍，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)正轉(zhuǎn)要轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)反轉(zhuǎn)要轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)(3) 撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)系統(tǒng)的I/O分配表含軟件設(shè)計(jì)（程序及必要的說(shuō)明）調(diào)試及調(diào)試結(jié)果，

3、以及在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法三、原始資料1 三相步進(jìn)電機(jī)的資料2 GX-developer仿真軟件的資料四、要求的設(shè)計(jì)（調(diào)查/論文）成果（1） 了解三相步進(jìn)電機(jī)的工作原理，掌握步進(jìn)電機(jī)的三相三拍，三相六拍的控制方式，對(duì)實(shí)驗(yàn)室提供的三相步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行硬件連接及調(diào)試；（2） 掌握集成開(kāi)發(fā)環(huán)境GX-developer的使用，并能在這個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境下編寫(xiě)三相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的梯形圖程序。（3） 利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。（4） 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)方案、課程設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)思想、方法、原理；系統(tǒng)的I/O分配表及程序的詳細(xì)說(shuō)明； 參考資料、參考書(shū)及參考手冊(cè)；其他需要說(shuō)

4、明的問(wèn)題，例如操作說(shuō)明、程序的調(diào)試過(guò)程、遇到的問(wèn)題及解決方法、對(duì)課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)和建議等；用電腦編排打印，報(bào)告格式按照華中科技大學(xué)武昌分校課程設(shè)計(jì)管理辦法執(zhí)行。課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求內(nèi)容正確完整，圖表清晰，敘述簡(jiǎn)明，語(yǔ)句通順，字?jǐn)?shù)不得少于2000漢字；課程設(shè)計(jì)報(bào)告按封面、任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、圖紙、實(shí)物照片貼頁(yè)（實(shí)物照片貼在A4復(fù)印紙上）、成績(jī)?cè)u(píng)定表的順序裝訂。（5） 總結(jié)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法。以上設(shè)計(jì)課題完成后，均要總結(jié)設(shè)計(jì)結(jié)果、提交專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并進(jìn)行設(shè)計(jì)答辯。五、進(jìn)程安排內(nèi)容時(shí)間下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。講解課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求、進(jìn)度安排、指導(dǎo)時(shí)間、注意事項(xiàng)、提供參考資料。學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室熟悉

5、設(shè)備。1天搜集資料、方案論證、初步設(shè)計(jì)。1天系統(tǒng)設(shè)計(jì)、繪制系統(tǒng)控制原理圖、接線圖及軟件編程。2天利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備完成控制系統(tǒng)的硬件接線工作，運(yùn)行控制程序，進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。3天方案優(yōu)化、總結(jié)完善、整理資料、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告2天答辯、課程設(shè)計(jì)總結(jié)。1天共計(jì)10天（2周）六、主要參考資料（1） 馬小軍.可編程控制器及其應(yīng)用.南京：東南大學(xué)出版社，2007.（2） 姚錫祿.變頻器技術(shù)應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2009.（3） 巫莉.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，2008.（4） 王兆義.小型可編程控制器實(shí)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.指導(dǎo)教師（簽名）： 20 年 月 日目 錄1三

6、相步進(jìn)電機(jī)的PLC控制與要求11.1控制要求11.2設(shè)計(jì)要求12步進(jìn)電機(jī)及PLC的工作原理22.1步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介22.2步進(jìn)電機(jī)的分類(lèi)22.3步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)32.4步進(jìn)電機(jī)主要特點(diǎn)42.5 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理42.6 PLC的工作原理52.7 GX-Developer簡(jiǎn)介73設(shè)計(jì)方案及實(shí)驗(yàn)調(diào)試93.1步進(jìn)電機(jī)I/O口分配表93.2 I/O口端子接線圖93.3 設(shè)計(jì)流程93.4 設(shè)計(jì)梯形圖113.5 調(diào)試過(guò)程及問(wèn)題分析13課程設(shè)計(jì)總結(jié)14參考文獻(xiàn)151三相步進(jìn)電機(jī)的PLC控制與要求1.1控制要求本設(shè)計(jì)要求利用PLC構(gòu)成三相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，完成主電路的接線，并編寫(xiě)三拍、六拍、單步和連續(xù)控制的程

7、序并調(diào)試。 1.2設(shè)計(jì)要求當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到單步時(shí)，必須每按一次起動(dòng)，電機(jī)才能旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到連續(xù)時(shí)，按一次起動(dòng)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，直到按停止；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到三拍時(shí)，旋轉(zhuǎn)的角度為3度；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到六拍時(shí)，旋轉(zhuǎn)的角度為1.5度；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到正轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)鈕子開(kāi)關(guān)撥到反轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)單步要轉(zhuǎn)到連續(xù)，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)連續(xù)要單步連續(xù)，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)三拍要轉(zhuǎn)到六拍，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)六拍要轉(zhuǎn)到三拍，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)正轉(zhuǎn)要轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)當(dāng)

8、反轉(zhuǎn)要轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)，可以通過(guò)停止也可以直接轉(zhuǎn)換；(通過(guò)編程)2步進(jìn)電機(jī)及PLC的工作原理2.1步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移或者線位移的數(shù)模轉(zhuǎn)換元件。在經(jīng)歷了一個(gè)大的發(fā)展階段后，目前其發(fā)展趨于平緩。然而，由于電動(dòng)機(jī)的工作原理和其它電動(dòng)機(jī)有很大的差別，具有其它電動(dòng)機(jī)所沒(méi)有的特性。因此，沿著小型、高效、低價(jià)的方向發(fā)展。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由此而得名。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行是在專(zhuān)用的脈沖電源供電下進(jìn)行的，其轉(zhuǎn)子走過(guò)的步數(shù)，或者說(shuō)轉(zhuǎn)子的角位移量，與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。另外，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，控制性能好，只要改變輸入脈沖的順序，就能方便地改變其旋轉(zhuǎn)方向。這些特點(diǎn)使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與其它電動(dòng)機(jī)有

9、很大的差別。因此， 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的上述特點(diǎn)，使得由它和驅(qū)動(dòng)控制器組成的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既具有較高的控制精度，良好的控制性能，又能穩(wěn)定可靠地工作。因此，在數(shù)字控制系統(tǒng)出現(xiàn)之初，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷過(guò)一個(gè)大的發(fā)展階段3。2.2步進(jìn)電機(jī)的分類(lèi)（1） 永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度。（2） 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。（3） 混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)，它又分為兩相和五相。兩相步進(jìn)角一般分為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度，這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示。 定子

10、、轉(zhuǎn)子是用硅鋼片或其他軟磁材料制成的。定子的每對(duì)極上都繞有一對(duì)繞組，構(gòu)成一相繞組，共三相稱(chēng)為A、B、C相。圖2-1 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖在定子磁極和轉(zhuǎn)子上都開(kāi)有齒分度相同的小齒，采用適當(dāng)?shù)凝X數(shù)配合，當(dāng)A相磁極的小齒與轉(zhuǎn)子小齒一一對(duì)應(yīng)時(shí)，B相磁極的小齒與轉(zhuǎn)子小齒相互錯(cuò)開(kāi)1/3齒距，C相則錯(cuò)開(kāi)2/3齒距。如圖所示：圖2-2 A相通電定轉(zhuǎn)子錯(cuò)開(kāi)示意圖電機(jī)的位置和速度由繞組通電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由繞組通電的順序決定。2.3步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)（1） 電機(jī)固有步距角 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，這個(gè)步距角可以稱(chēng)之為“電

11、機(jī)固有步距角”，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。（2） 步進(jìn)電機(jī)的相數(shù) 步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒(méi)有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶(hù)主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿(mǎn)足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則“相數(shù)”將變得沒(méi)有意義，用戶(hù)只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。（3） 保持轉(zhuǎn)矩 保持轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒(méi)有

12、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說(shuō)2Nm的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2Nm的步進(jìn)電機(jī)。 （4） 鉗制轉(zhuǎn)矩 鉗制轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒(méi)有鉗制轉(zhuǎn)矩。 2.4步進(jìn)電機(jī)主要特點(diǎn)（1） 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。（2） 步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)

13、溫度過(guò)高時(shí)會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。（3） 步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。（4） 步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的

14、脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻。2.5 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理（1） 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開(kāi)。0、1/3、2/3（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以表示），即A與齒1相對(duì)齊，B與齒2向右錯(cuò)開(kāi)1/3，C與齒3向右錯(cuò)開(kāi)2/3，A'與齒5相對(duì)齊，（A'就是A，齒5就是齒1）如圖：圖2-3 定轉(zhuǎn)子的展開(kāi)圖（2） 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)三相如A相通電

15、，B，C相不通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，齒1與A對(duì)齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力，以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時(shí)，齒2應(yīng)與B對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過(guò)1/3，此時(shí)齒3與C偏移為1/3，齒4與A偏移（-1/3）=2/3。如C相通電，A，B相不通電，齒3應(yīng)與C對(duì)齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3，此時(shí)齒4與A偏移為1/3對(duì)齊。如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對(duì)齊，轉(zhuǎn)子又向右移過(guò)1/3這樣經(jīng)過(guò)A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距，如果不斷地按A，B，C，A通電，電機(jī)就每步（每脈沖）1/3，向右旋轉(zhuǎn)。如按A，C，B，A通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。由此可見(jiàn)，電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電

16、次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。不過(guò)，出于對(duì)力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BCC-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài)，所以本設(shè)計(jì)采用三相六拍。這樣將原來(lái)每步1/3改變?yōu)?/6。甚至于通過(guò)二相電流不同的組合，使其1/3變?yōu)?/12，1/24，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的基本理論依據(jù)5。不難推出：電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m，2/m(m-1)/m，1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場(chǎng)上一般以二、三、四、五相為多。（3） 步

17、進(jìn)電機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的主要應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一， 廣泛應(yīng)用在各種家電產(chǎn)品中，例如打印機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、玩具、雨刷、機(jī)械手臂和錄像機(jī)等。另外步進(jìn)電機(jī)也廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中。由于通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)可以很方便的控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角位移，且步進(jìn)電機(jī)的誤差不積累，可以達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。還可以通過(guò)控制頻率很方便的改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和加速度，達(dá)到任意速的目的，因此步進(jìn)電機(jī)可以廣泛的應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中。2.6 PLC的工作原理可編程控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)中，可編程控制器通過(guò)執(zhí)行反應(yīng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的控制要求

18、。為了使可編程控制器的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶(hù)程序不僅僅執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直到可編程控制器停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明可編程序控制器的掃描工作過(guò)程。圖2-4（a）所示的PLC的輸入輸出接線圖，起動(dòng)按鈕SB1和停止按鈕SB2的常開(kāi)觸點(diǎn)分加別接在編號(hào)為X000和X001的可編程控制器的輸入端，接觸器KM的線圈接在編號(hào)為YO00的可編程控制器的輸出端。圖(b)是這3個(gè)輸入/輸出變量對(duì)應(yīng)的I/O映像寄存器。圖（c）是可編程控制器的梯形圖，它與圖2-4所示的繼電器電路的功能相同。但是應(yīng)注意，梯形圖是一種程序，是可編程控制圖形化的程序。圖

19、中的X000等是梯形圖中的編程元件，XO00與X001是輸入繼電器，Y000是輸出繼電器。編程元件X000與接在輸入端子X(jué)O00的SB1的常開(kāi)觸點(diǎn)和輸入映像寄存器XO00相對(duì)應(yīng)，編程元件Y000與輸出映像寄存器Y000和接在輸出端子Y000的可編程控制器內(nèi)部的輸出電路相對(duì)應(yīng)。(a) (b) (c) (d)圖2-4 PLC的外部接線圖與梯形圖梯形圖以指令的形成儲(chǔ)存在可編程控制器的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中，梯形圖與下面的4條指令對(duì)應(yīng)“；”之后是該指令的注解。LD X000 ；接在左側(cè)母線上的X000的常開(kāi)觸點(diǎn)。OR Y000 ；與X00O的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)的Y000的常開(kāi)觸點(diǎn)。ANI X001 ；與并聯(lián)電路串

20、聯(lián)的X001的常閉觸點(diǎn)。OUT Y000 ；Y000的線圈。在輸入處理階段，CPU將SB1，SB2的常開(kāi)觸點(diǎn)的狀態(tài)讀入相應(yīng)的輸入映像寄存器，外部觸點(diǎn)接通時(shí)存入寄存器的是二進(jìn)制數(shù)“1”，反之存入“0”。執(zhí)行第一條指令時(shí)，從輸入映像寄存器X000中取出二進(jìn)制數(shù)并存入運(yùn)算結(jié)果寄存器。執(zhí)行第二條指令時(shí)，從輸出映像寄存器Y000中取出二進(jìn)制數(shù)，并與運(yùn)算結(jié)果寄存器中的二進(jìn)制數(shù)相“或”（觸點(diǎn)的并聯(lián)對(duì)應(yīng)“或”結(jié)算），然后存入運(yùn)算結(jié)果寄存器。執(zhí)行第三條指令時(shí)，取出輸入映像寄存器X001中的二進(jìn)制數(shù)，因?yàn)槭浅ｉ]觸點(diǎn)，取反后與前面的運(yùn)算結(jié)果相“與”（電路的串聯(lián)對(duì)應(yīng)“與”運(yùn)算），然后存入運(yùn)算結(jié)果寄存器。在輸出處理階段

21、，CPU將各輸出映像寄存器中的二進(jìn)制數(shù)傳送給輸出模塊并鎖存起來(lái)，如果輸出映像寄存器Y000中存放的是二進(jìn)制數(shù)“1”，外接的KM線圈將通電，反之將斷電。X000，X001和Y000的波形如圖2.11(D)所示,高電平表示按下按鈕或KM線圈通電,當(dāng)T<T1時(shí),讀入輸入映像寄存器X000和X001的均為二進(jìn)制數(shù)“0”此時(shí)輸出映像寄存器Y000中存入的亦為“0”在程序執(zhí)行階段,經(jīng)過(guò)上述邏輯運(yùn)算過(guò)程之后,運(yùn)算結(jié)果仍為Y000=0,所以KM的線圈處于斷電狀態(tài).在T<T1區(qū)間,雖然輸入/輸出信號(hào)的狀態(tài)沒(méi)有變化,用戶(hù)程序確在一直反復(fù)不斷地執(zhí)行著。T=T1時(shí)按下起動(dòng)按鈕SB1，X0變?yōu)椤?”狀態(tài)，經(jīng)

22、邏輯運(yùn)算后Y000變?yōu)椤?”狀態(tài)，在輸出處理階段，將Y000對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器中的“1”送到輸出模塊，將可編程控制器內(nèi)Y000對(duì)應(yīng)的物理繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，使接觸器KM的線圈通電。2.7 GX-Developer簡(jiǎn)介GX- Developer是三菱PLC的編程軟件。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫(xiě)PLC程序功能。GX-Developer特點(diǎn)：（1） 軟件的共通化 GX-Developer能夠制作Q系列，QnA系列，

23、A系列（包括運(yùn)動(dòng)控制（SCPU）,FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。 此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 （2） 利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)xcel,Word等作成的說(shuō)明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用。（3） 程序的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)號(hào)編程：用標(biāo)號(hào)編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認(rèn)識(shí)軟元件的號(hào)碼而能夠根據(jù)標(biāo)示制作成標(biāo)準(zhǔn)程序。 用標(biāo)號(hào)編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實(shí)際的程序來(lái)使用。（2） 功能塊（以下，略稱(chēng)作FB）：FB是以提高順序程序的開(kāi)發(fā)效率為目的而開(kāi)發(fā)的一種功能。把開(kāi)發(fā)順序程序時(shí)反復(fù)使用的

24、順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開(kāi)發(fā)變得容易。此外，零件化后，能夠防止將其運(yùn)用到別的順序程序時(shí)的順序輸入錯(cuò)誤。（3） 宏：只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡(jiǎn)單的命令就能夠讀出登錄過(guò)的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。（4） 能夠簡(jiǎn)單設(shè)定和其他站點(diǎn)的鏈接 由于連接對(duì)象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡(jiǎn)單的設(shè)定。（5） 能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接經(jīng)由串行通訊口經(jīng)由USB經(jīng)由MELSECNET/10(H)計(jì)算機(jī)插板經(jīng)由MELSECNET()計(jì)算機(jī)插板經(jīng)由CC-Link計(jì)算機(jī)插板經(jīng)由Ethernet計(jì)算機(jī)插板經(jīng)由CPU計(jì)算機(jī)插板

25、經(jīng)由AF計(jì)算機(jī)插板（6） 豐富的調(diào)試功能由于運(yùn)用了梯形圖邏輯測(cè)試功能，能夠更加簡(jiǎn)單的進(jìn)行調(diào)試作業(yè)。沒(méi)有必要再和可編程控制器連接。沒(méi)有必要制作條使用的順序程序。在幫助中有CPU錯(cuò)誤，特殊繼電器/特殊寄存器的說(shuō)明，所以對(duì)于在線中發(fā)生錯(cuò)誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器/特殊寄存器的內(nèi)容的情況下提供非常大的便利。數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯(cuò)誤況時(shí)，會(huì)顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的時(shí)間能夠大幅度縮短。3設(shè)計(jì)方案及實(shí)驗(yàn)調(diào)試3.1步進(jìn)電機(jī)I/O口分配表3-1步進(jìn)電機(jī)I/O口分配表輸入功能輸出功能X0啟動(dòng)Y1控制A相X1停止Y2控制B相X2正轉(zhuǎn)Y3控制C相X3反轉(zhuǎn)X4三拍X5六拍X6連續(xù)X7單步3.2 I

26、/O口端子接線圖3-1 I/O口端子接線圖3.3 設(shè)計(jì)流程三拍正轉(zhuǎn)通電順序?yàn)椋篈BC三拍反轉(zhuǎn)通電順序?yàn)椋篈CB六拍正轉(zhuǎn)通電順序?yàn)椋篈ABBBCCCA六拍反轉(zhuǎn)通電順序?yàn)椋篈CACBCBAB按下啟動(dòng)后輸出A2使其通電，經(jīng)過(guò)延時(shí)后判斷是否按下停止，若按下停止則返回初始未啟動(dòng)狀態(tài)，若未按下停止則判斷是否為單步。若為單步則按下啟動(dòng)后接著判斷正、反轉(zhuǎn)，三拍還是六拍，進(jìn)而使相應(yīng)的相通電，如三拍正轉(zhuǎn)輸出B2,而連續(xù)則不需按啟動(dòng)直接判斷輸出。每一步輸出后都有是否停止判斷，若按下停止則返回初始未啟動(dòng)狀態(tài)。每個(gè)停止判斷后都有單步/連續(xù)判斷，決定下一步輸出是否需要按下啟動(dòng)。所有相輸出完畢后回到A相進(jìn)行下一輪輸出。大致

27、流程如下圖：圖3-2 設(shè)計(jì)流程圖3.4 設(shè)計(jì)梯形圖圖3-3 設(shè)計(jì)梯形圖3.5 調(diào)試過(guò)程及問(wèn)題分析將PLC的I/O口與步進(jìn)電機(jī)三相和各個(gè)狀態(tài)開(kāi)關(guān)連接起來(lái)，程序?qū)懭隤LC，開(kāi)始執(zhí)行后可以看到，按下啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按照設(shè)定的方式開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，如果設(shè)定為單步則每按一次啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一次，連續(xù)則一直轉(zhuǎn)動(dòng)。其中六拍轉(zhuǎn)動(dòng)的步距角為三拍的一半。在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中撥動(dòng)狀態(tài)開(kāi)關(guān)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方式改變，若按下停止則電機(jī)停轉(zhuǎn)。調(diào)試過(guò)程中曾遇到設(shè)置為單步時(shí)，按下啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)或錯(cuò)誤轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題，這是由于設(shè)定的延時(shí)時(shí)間與硬件反應(yīng)時(shí)間不匹配造成的，通過(guò)多次調(diào)整實(shí)驗(yàn)，我們將延時(shí)時(shí)間改為0.5S，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)正常。課程設(shè)計(jì)總結(jié)我們這次的課題是應(yīng)用PLC對(duì)三相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，剛拿到題目時(shí)有些無(wú)從下手，畢竟從來(lái)沒(méi)有學(xué)過(guò)步進(jìn)電機(jī)，后來(lái)在查閱輔導(dǎo)書(shū)