電氣自動化畢業(yè)論文3

1、題 目：兩自由度工作臺精確定位基于感應(yīng)開關(guān)換向?qū)W 院：專 業(yè)：電氣自動化技術(shù)年 級：姓 名：指導(dǎo)教師：完成時間：摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。自動化系統(tǒng)中所使用的各類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力，另一方面要求工程設(shè)計、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增

2、強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電動機(jī)迅速的發(fā)展并成熟起來。從發(fā)展趨向來講、步進(jìn)電動機(jī)已經(jīng)能與直流電動機(jī)、異步電動機(jī)，以及同步電動機(jī)并列，從而成為電動機(jī)的一種基本類型。用PLC控制步進(jìn)電機(jī)越來越流行了，這將是大勢所趨的事情。關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；步進(jìn)電機(jī)；應(yīng)用；電動機(jī)AbstractWith the development of science and t

3、echnology, PLC control in the industry wider and wider application. PLC control system reliability directly affects the safety of industrial enterprises and economic operation, the system of anti-interference ability is related to the reliable operation of the system key. Automated systems used in a

4、ll types of PLC, some are installed in the control room concentrate, PLC control system to improve reliability, while requests to use PLC manufacturers improve equipment in the anti-jamming capability, on the other hand to require design, installation and construction and of maintenance of attach gr

5、eat importance to multi-Peihecaineng, effectively enhance the system anti-incremental performance.Stepper motor is able to convert digital input pulse incremental rotary or linear motion electromagnetic actuator, Each input of a pulse motor shaft of a step angle stepping increment. Motor back to the

6、 corner and enter the total number of pulses proportional to the corresponding speed depends on the input pulse frequency. Stepper motor is a key component in mechatronic product, one is often used as a positioning control and constant speed control. Stepper motor quickly develop and mature, From th

7、e development trend of speaking, the stepper motor has been with DC motor, induction motor, and the parallel synchronous motor, making it one of the basic types of motors. PLC controlled stepper motor with more and more popular, it will be the general trend of things.Key words: PLC, control System,

8、stepping Motor, application, electric motor目錄第一章 緒論41.1 設(shè)計背景41.2 系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)61.3 本章小結(jié)6第二章 步進(jìn)電機(jī)及PLC簡介72.1 步進(jìn)電機(jī)簡介72.2 PLC的概述112.3 PLC技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用112.4 本章小結(jié)13第三章 PLC控制步進(jìn)電機(jī)工作方式的選擇143.1 常見步進(jìn)電機(jī)的工作方式143.2 步進(jìn)電機(jī)的控制原理143.3 PLC控制步進(jìn)電機(jī)的方法153.4 PLC控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計思路163.5 本章小結(jié)18第四章 S7-200控制步進(jìn)電機(jī)硬件設(shè)計194.1 S7-200的介紹194.2 步進(jìn)電機(jī)的

9、選擇214.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計224.4 PLC驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)254.5 本章小結(jié)25第五章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計265.1 PLC編程軟件265.2 設(shè)計程序285.3 重要指令介紹335.4 本章小結(jié)33結(jié)論34參考文獻(xiàn)35致謝辭36第一章 緒論1.1 設(shè)計背景步進(jìn)電動機(jī)已成為除直流電動機(jī)和交流電動機(jī)以外的第三類電動機(jī)，傳統(tǒng)電動機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，在人類的生產(chǎn)和生活進(jìn)入電氣化過程中起著關(guān)鍵的作用?？墒窃谌祟惿鐣M(jìn)入自動劃時代的今天，傳統(tǒng)電動機(jī)的功能已不能滿足工廠自動化和辦公自動化等各種運動控制系統(tǒng)的要求。為適應(yīng)這些要求，發(fā)展了一系列新的具備控制功能的電動機(jī)系統(tǒng)，其中較有自己特點，且應(yīng)

10、用十分廣泛的一類便是步進(jìn)電動機(jī)。°°（全步/半步）；還有五相10極50齒和一些轉(zhuǎn)子100齒的二相和五相步進(jìn)電動機(jī)，五相電動機(jī)主要用于運行性能較高的場合。到目前，工業(yè)發(fā)達(dá)的國家的磁阻式步進(jìn)電動機(jī)已極少見。步進(jìn)電動機(jī)最大的生產(chǎn)國是日本，如日本的伺服公司、東方公司、SANYO DENKI和MINEBEA及NPM公司等，特別是日本東方公司，無論是電機(jī)性能和外觀質(zhì)量，還是生產(chǎn)手段，都堪稱是世界最好的?，F(xiàn)在日本步進(jìn)電動機(jī)年產(chǎn)量（含國外獨資公司）近2億臺，德國也是世界上步進(jìn)電動機(jī)生產(chǎn)大國。德國B.L公司1994年五相混合式步進(jìn)電動機(jī)專利期滿后，推出了新的三相混合式步進(jìn)電動機(jī)系列，為定子6

11、極轉(zhuǎn)子50齒結(jié)構(gòu)，配套電流型驅(qū)動器，每轉(zhuǎn)步數(shù)為200、400、1000、2000、4000、10000和20000，它具有通常的二相和五相步進(jìn)電動機(jī)的分辨率，還可以在此基礎(chǔ)上再10細(xì)分，分辨率提高10倍，這是一種很好的方案，充分運用了電流型驅(qū)動技術(shù)的功能，讓三相電動機(jī)同時具有二相和五相電動機(jī)的性能。與此同時，日本伺服公司也推出了他們的三相混合式步進(jìn)電動機(jī)。該公司阪正文博士研制了三種不同的永磁式三相步進(jìn)電動機(jī)，即HB型（混合式）、RM型（定子和混合式相似，轉(zhuǎn)子則同永磁式環(huán)形磁鐵相似）和爪極PM型。將三相步進(jìn)電動機(jī)同二相步進(jìn)電動機(jī)進(jìn)行比較后得出：1）在獲得小步距角方面，三相電動機(jī)比二相電動機(jī)要好。

12、2）三相電動機(jī)的兩相勵磁最大保持力矩為3T1（T1為單相勵磁轉(zhuǎn)矩），而二相電動機(jī)為2T1，所以三相電動機(jī)的和成力矩大。3）三相電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動比二相電動機(jī)要小。4）三相電動機(jī)連續(xù)2步用于半步的轉(zhuǎn)矩差比二相電動機(jī)的要小。5）三相電動機(jī)繞組可以星形連接，三個終端驅(qū)動，勵磁電路晶體管6個；而三相電動機(jī)的是8個。6）連續(xù)運轉(zhuǎn)時，由于步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)原因，磁通和電流的三次諧波被消除了,所以三相電動機(jī)的振動力矩比二相電動機(jī)的要小。結(jié)論是顯而易見的。另外的結(jié)論是HB型電動機(jī)更適合于低速大轉(zhuǎn)矩用途；RM型適用于平穩(wěn)運行以及轉(zhuǎn)速大于1000r/min的用途；而PM型成本低，在低轉(zhuǎn)速時的振動和高轉(zhuǎn)速時的大力矩方面，

13、三相PM型電動機(jī)比二相電動機(jī)的性能要好。因此，當(dāng)前最有發(fā)展前景的當(dāng)屬混合式步進(jìn)電動機(jī)，而混合式步進(jìn)電動機(jī)又向以下四個方向發(fā)展:發(fā)展趨勢之一，隨著電動機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機(jī)的不斷化，要求一直配套的電動機(jī)也越來越小，在57、42機(jī)座號的應(yīng)用了多年后，現(xiàn)在其機(jī)座號向39、35、30、25方向向下延伸。瑞士ESCAP公司最近還研制出外徑僅10mm的步進(jìn)電動機(jī)。發(fā)展趨勢二，是改圓形電動機(jī)為方形電動機(jī)。由于電動機(jī)采用方形結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)子有可能設(shè)計的比圓形大，因而其力矩體積比將大為提高。同樣機(jī)座號的電動機(jī)，方形的力矩比圓形的將提高30%-40%。發(fā)展趨勢三，對電動機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器，

14、減速齒輪等和電動機(jī)本體綜合設(shè)計在一起，這樣使其能方便地組成一個閉環(huán)系統(tǒng)，因而具有更加優(yōu)越的控制性能。發(fā)展趨勢四，向五相和三相電動機(jī)方向發(fā)展。目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動機(jī)，其振動和噪聲較大，而五相和三相電動機(jī)具有優(yōu)越性。而就這兩種電動機(jī)而言，五相電動機(jī)的驅(qū)動電路比三相電動機(jī)復(fù)雜，因此三相電動機(jī)系統(tǒng)的性能價格比要比五相電動機(jī)更好一些。°°）與典°°）不一樣，用戶改變這種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不是很容易的，這就使得兩種機(jī)型并存的局面難以在較短的時間內(nèi)改變。這種現(xiàn)狀對步進(jìn)電動機(jī)的發(fā)展是不利的。1.2 系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)步進(jìn)電機(jī)具有較好的控制性能，其啟動、停車、反轉(zhuǎn)及其它任何運

15、動方式的改變都可在少數(shù)脈沖內(nèi)完成，且可獲得較高的控制精度，因而得到了廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)具有轉(zhuǎn)子慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點，已成為運動控制領(lǐng)域的主要執(zhí)行元件之一。隨著微電子和計算機(jī)及技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個行業(yè)的控制領(lǐng)域都將有廣泛應(yīng)用。而現(xiàn)在的可編程控制器（通常稱PLC）是一種工業(yè)控制計算機(jī)，具有模塊化結(jié)構(gòu)、配置靈活、告訴的處理速度、精確的數(shù)據(jù)處理能力、多種控制功能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和優(yōu)越的性價比等性能，能充分適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡單易懂，操作方便，可靠性高，是目前廣泛應(yīng)用的控制裝置之一。本設(shè)計是采用S7-20

16、0控制三相六拍的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，通過軟件設(shè)計移位脈沖頻率和感應(yīng)開關(guān)來控制步進(jìn)電機(jī)的慢速、中速、快速、前進(jìn)、后退、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。移位寄存器指令MW0的低八位按照三相六拍的步進(jìn)順序進(jìn)行賦值來控制步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動。圍繞這兩個主要方面，可提出具體的控制要求如下：1) 橫向：正轉(zhuǎn)（前進(jìn)）在前進(jìn)中可變速，不能失步，遇到感應(yīng)開關(guān)后反轉(zhuǎn)（后退），在本次設(shè)計中由于設(shè)備沒有感應(yīng)開關(guān)的原因，所以用按鈕來替代感應(yīng)開關(guān)。2) 縱向：正轉(zhuǎn)（前進(jìn)）在前進(jìn)中也可變速，不能失步，遇到感應(yīng)開關(guān)后反轉(zhuǎn)（后退）。3) 運行過程中，可隨時停機(jī)；隨時讓步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。1.3 本章小結(jié)本章闡述了此次涉及的背景，即步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，和步進(jìn)電

17、機(jī)在工業(yè)自動化生產(chǎn)中的重大作用。提出了本次設(shè)計的設(shè)計任務(wù)，用PLC控制步進(jìn)電機(jī)以不同的方式運行。第二章 步進(jìn)電機(jī)及PLC簡介2.1 步進(jìn)電機(jī)簡介步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 步進(jìn)電機(jī)的分類現(xiàn)在比較常用

18、的步進(jìn)電機(jī)包括永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。 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；永磁式步進(jìn)電動機(jī)輸出力矩大，動態(tài)性能好，但步距角大。 2）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，步距角??；但動態(tài)性能差。3）混合式步進(jìn)電動機(jī)綜合了反應(yīng)式、永磁式步進(jìn)電動機(jī)兩者的優(yōu)點，它的步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動機(jī)

19、。它有時也稱作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動機(jī)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為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2-1所示。定子、轉(zhuǎn)子是用硅鋼片或其他軟磁材料制成的。定子的每對極上都繞有一對繞組，構(gòu)成一相繞組，共三相稱為A、B、C相。在定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極上都開有齒分度相同的小齒，采用適當(dāng)?shù)凝X數(shù)配合，當(dāng)A相得磁極的小齒與轉(zhuǎn)子小齒一一對應(yīng)時，B相磁極的小齒與轉(zhuǎn)子小齒相互錯開1/3齒距，C相錯開2/3齒距。如圖2-2所示：電機(jī)的位置和速度由繞組通電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由繞組通電的順序決定。 步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)1）電機(jī)固有

20、步距角它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。電機(jī)出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這個步距角可以稱之為電機(jī)固有步距角，它不一定是電機(jī)實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。 通常步進(jìn)電機(jī)步距角的一般計算按下式計算。 =360°/（Z·m·K） 式中 步進(jìn)電機(jī)的步距角； Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)； m步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)； K控制系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)的比例系數(shù)。2）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

21、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° 。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。 3）保持轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時，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

22、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2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m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)沒有通電的情況，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，所以他沒有鉗制轉(zhuǎn)矩。 步進(jìn)電機(jī)的主要特點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。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(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；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏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

23、度在攝氏80-90度完全正常。 3）步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。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)低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。 步進(jìn)電機(jī)有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升

24、到高速）。 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理.1 結(jié)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。 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相對齊，B與齒2向右錯開1/3，C與齒3向右錯開2/3，A'與齒5相對齊，（A'就是A，齒5就是齒1）下面是定轉(zhuǎn)子的展開圖：.2旋轉(zhuǎn) 如A相通電，B，C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）。 如B相通電，A，C相不通電時，齒2應(yīng)與B對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移過1/3，此時齒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

25、3應(yīng)與C對齊，此時轉(zhuǎn)子又向右移過1/3，此時齒4與A偏移為1/3對齊。 如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3 這樣經(jīng)過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)過一個齒距，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：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。 不過，出于對力矩、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)，這樣將原來每步1/3改變?yōu)?/6。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1

26、/3變?yōu)?/12，1/24，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。 不難推出：電機(jī)定子上有m相勵磁繞阻，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)被控制這是旋轉(zhuǎn)的物理條件。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，市場上一般以二、三、四、五相為多。 步進(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)、磁盤驅(qū)動器、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)自動化系統(tǒng)中。由于通過控制脈沖數(shù)可以很方便的控制控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角位移，

27、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)到任意調(diào)速的目的，因此步進(jìn)電機(jī)可以廣泛地應(yīng)用于各種開環(huán)控制系統(tǒng)中。2.2 PLC的發(fā)展概述可編程序控制器（簡稱PLC）它是基于微處理器的通用工業(yè)控制裝置。PLC能執(zhí)行各種形式和各種級別的復(fù)雜控制任務(wù)，它的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。PLC對用戶友好，不熟悉計算機(jī)但是熟悉繼電器系統(tǒng)的人能很快學(xué)會用PLC來編程和操作。PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)

28、構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同：1）中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并儲存從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來多大型

29、PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。2）存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。2.3 PLC技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其功能與遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制、順序控制的范圍。繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。隨著電動機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機(jī)的不斷小型化，要求與之配套的電動機(jī)也必須越來越小。對電動機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器，轉(zhuǎn)速齒輪等和電動機(jī)本體綜合設(shè)計在一起，這樣使其能方便地組成一個閉環(huán)系統(tǒng)，因而具有更加優(yōu)

30、越的控制性。向五相和三相電動機(jī)方向發(fā)展，目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動機(jī)，其振動和噪聲較大，而五相和三相電動機(jī)具有優(yōu)越性。而就這兩種電動機(jī)而言，五相電動機(jī)的驅(qū)動電路比三相電動機(jī)復(fù)雜，因此三相電動機(jī)系統(tǒng)的性能價格比要比五相電動機(jī)要好一些。目前利用可編程控制器（即PLC技術(shù)）可方便地實現(xiàn)對電機(jī)速度和位置的控制，方便地進(jìn)行各種步進(jìn)電機(jī)的操作，完成各種復(fù)雜的工作，他代表了先進(jìn)的工業(yè)自動化革命，加速了機(jī)電一體化的實現(xiàn)。用PLC對步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運動控制功能，對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件，每當(dāng)對其施加一個電脈沖時。其輸出

31、軸便轉(zhuǎn)過一個固定的角度。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖個數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與單位時間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)（即脈沖頻率）成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電動機(jī)繞組通電的相序，便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。PLC直接控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)有PLC和步進(jìn)電機(jī)組成，PLC具有實時刷新技術(shù)，輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲或更高，使得脈沖分配能有很高的分配速度，充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力，提高整個系統(tǒng)的快速性。并且，PLC有采用大功率晶體管的輸出端口，能夠滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)10V級脈沖電壓、1A級脈沖電流的驅(qū)動要求。由以上步進(jìn)電機(jī)的工作原理以

32、及工作方式我們可以看出：控制步進(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生符合要求的控制脈沖。西門子PLC本身帶有高速脈沖計數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器，其發(fā)出的頻率最大為10KHz，能夠滿足步進(jìn)電機(jī)的要求。對PLC提出兩個特性要求。一是在此應(yīng)用的PLC最好具有實時刷新技術(shù)的PLC,使輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲或更高。其目的是使脈沖能有較高的分配速度，充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力，提高整個系統(tǒng)的快速性。二是PLC本身的輸出端口應(yīng)采用大功率晶體管，以滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動要求。如下圖2-4所示：圖2-4 驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)2.4 本章小結(jié) 本章闡述了步進(jìn)電機(jī)的主要特點與工作原理，并介

33、紹了PLC的發(fā)展?fàn)顩r以及PLC技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中所發(fā)揮的巨大作用。第三章 PLC控制步進(jìn)電機(jī)工作方式的選擇3.1 常見步進(jìn)電機(jī)的工作方式常見步進(jìn)電機(jī)的工作方式有以下三種：1.三相單三拍：ABCA2.三相雙三拍：ABBCCAAB3.三相六拍：AABBBCCCAA3.2 步進(jìn)電機(jī)控制原理 控制步進(jìn)電機(jī)換相順序通過換向這一過程稱為脈沖分配，例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三相三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A、B、C、D相的通斷。 控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換向，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 控制步進(jìn)電機(jī)的速度如果給步進(jìn)

34、電機(jī)發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它就會在轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間距越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。3.3 PLC控制步進(jìn)電機(jī)的方法在本設(shè)計中直接使用PLC控制步進(jìn)電機(jī)，可使用PLC產(chǎn)生控制步進(jìn)電機(jī)所需要的各種時序脈沖。三相步進(jìn)電機(jī)可采用三種控制方式：三相單三拍，三相雙三拍，三相單六拍。這三種方式的主要區(qū)別是：電機(jī)繞組的通電、放電時間不同。工作方式是單三拍時通電時間最短，雙三排時允許放電時間最短，六拍時通電時間和放電時間最長。因此，同一脈沖頻率時，六拍的工作方式出力最大。而且，電機(jī)是三拍的工作方式時，其分辨率為3度，六拍的工作方式時，分辨率是1.

35、5度。所以在本課題中，我們采用三相六拍的工作方式，在這中控制方式下工作，步進(jìn)電機(jī)的運行特性好，步進(jìn)電機(jī)的分辨率最高?？筛鶕?jù)步進(jìn)電機(jī)的工作方式，以及所要求的頻率（步進(jìn)電機(jī)的速度），畫出A、B、C各相的時序圖如圖3-4所示。并使用PLC產(chǎn)生各種時序的脈沖，例如：本設(shè)計采用西門子S7-200三相步進(jìn)電機(jī)的過程。3.4 PLC控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計思路3.4.1 步進(jìn)電機(jī)控制方式典型的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)如圖3-5所示：步進(jìn)電動機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號轉(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)歷了一個大的發(fā)展階段后，目前其發(fā)展趨向平緩。然而，其基本原理是不變的，即：是將一種電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的

36、執(zhí)行元件，每當(dāng)對其施加一個電脈沖時，其輸出轉(zhuǎn)過一個固定的角度。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖個數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與單位時間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)（即脈沖頻率）成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的脈沖順序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及及電動機(jī)繞組通電的相序，便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。步進(jìn)電機(jī)的機(jī)理是基于最基本的電磁鐵作用，可簡單地定義為，根據(jù)輸入的脈沖信號，每改變一次勵磁狀態(tài)就前進(jìn)一定的角度或長度，若不改變勵磁狀態(tài)則保持一定的位置而靜止的電動機(jī)；從廣義來講，步進(jìn)電機(jī)是一種受電脈沖信號控制的無刷式直流電機(jī)，也可以看作是在一定頻率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速或控制脈沖頻率同步的同步電動機(jī)。步

37、進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動方法很多，按照使用的控制裝置來分可以分為：普通集成電路控制、單片機(jī)控制、工業(yè)控制機(jī)控制、可編程控制器控制等幾種；按照控制結(jié)構(gòu)可分為：硬脈沖生成器硬脈沖分配結(jié)構(gòu)（硬-硬結(jié)構(gòu)）、軟脈沖生成器軟脈沖分配器結(jié)構(gòu)（軟-軟結(jié)構(gòu)）、軟脈沖生成器硬脈沖分配器結(jié)構(gòu)（軟-硬結(jié)構(gòu)）。如圖3.6所示，這種步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動系統(tǒng)由硬件電路脈沖生成器、硬件電路脈沖分配器、驅(qū)動器組成。這種控制驅(qū)動方式運行速度比較快，但是電路復(fù)雜，功能單一。2軟軟結(jié)構(gòu)如圖3.7所示，這種步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動系統(tǒng)由軟件程序脈沖生成器、軟件程序脈沖分配器、驅(qū)動器組成，而軟件脈沖生成器和脈沖分配器都有微處理器或微控制器通過編程實現(xiàn)

38、。用單片機(jī)、工業(yè)控制機(jī)、普通個人計算機(jī)、可編程序控制器控制步進(jìn)電機(jī)一般均可采用這這種結(jié)構(gòu)。這種控制驅(qū)動方法電路結(jié)構(gòu)簡單、可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能，但是占用CPU時間多，給微處理器運行其他工作造成困難。硬結(jié)構(gòu)如圖3.8所示，這種步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動系統(tǒng)由軟件脈沖生成器、硬件脈沖分配器和硬件驅(qū)動器組成。硬件分配器是通過脈沖分配器芯片（如8713芯片）來實現(xiàn)通電換相控制的。這種控制驅(qū)動方法電路結(jié)構(gòu)簡單、可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能，同時占用CPU時間較少，用可編程控制器全部實現(xiàn)了控制器和驅(qū)動器的功能。在PLC中，由軟件代替了脈沖生成器和脈沖分配器，直接對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行并行控制，并且由PLC輸出端口直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。如圖

39、3.7所示，這是一種軟-軟結(jié)構(gòu)，脈沖生成器和脈沖分配器均有可編程序控制其程序?qū)崿F(xiàn)。 西門子PLC控制步進(jìn)電機(jī)由以上步進(jìn)電機(jī)的工作原理以及工作方式我們可以看出：控制步進(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。西門子PLC本身帶有高速脈沖計數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器，其發(fā)出的頻率最大為10KHz，能夠滿足步進(jìn)電機(jī)的要求。對PLC提出兩個特性要求。一是在此應(yīng)用的PLC最好具有實時刷新技術(shù)的PLC,使輸出信號的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫茲或更高。其目的是使脈沖能有較高的分配速度，充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力，提高整個系統(tǒng)的快速性。二是PLC本身的輸出端口應(yīng)采用大功率晶體管，以滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓

40、、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動要求。對輸入電機(jī)的相關(guān)脈沖控制，從而達(dá)到對步進(jìn)電機(jī)三相繞組的+5V的直流電源的依次通、斷，形成旋轉(zhuǎn)磁場，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。3.5 本章小結(jié)本章說明了三相步進(jìn)電機(jī)幾種常見的工作方式，即三相單三拍，三相雙三拍和三相六拍。闡述了步進(jìn)電機(jī)的控制原理，以及PLC控制步進(jìn)電機(jī)運行的方法。第四章 S7-200控制步進(jìn)電機(jī)硬件設(shè)計4.1 S7-200的介紹S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。適用范圍S7-2

41、00系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制運動系統(tǒng)。CPU單元設(shè)計集成的24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA輸出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280，400mA?？捎米髫?fù)載電源。 不同的設(shè)備類型 CPU 221226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電

42、壓。 本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點 CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點，CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點，CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 224XP具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。 本機(jī)模擬量輸入/輸出點 CPU 224XP具有2個輸入點，1個輸出點。 中斷輸入 允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應(yīng)。 高速計數(shù)器 CPU 221/222 4個高速計數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個獨立的輸入端可同時作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼器 CPU224/224XP/226

43、6個高速計數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。 CPU 222/224/224XP/226 可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對本機(jī)輸入信號進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序。 西門子PLC應(yīng)用中應(yīng)注意的問題1）溫度：PLC要求環(huán)境溫度在0-55，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。2）濕度：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無露珠）。3）震動：應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源，防止振動的頻率為10Hz-55Hz的頻率或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。4）空氣：避免有腐蝕和易燃

44、的氣體，如氯化氫、硫化氫等。對于空氣有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。5）電源：PLC對電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端子，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息。 控制系統(tǒng)中干擾及其來源影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場，對設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波，電

45、磁波對其具有強(qiáng)烈的干擾。1）強(qiáng)電干擾。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，電網(wǎng)受到空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備啟停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳達(dá)到電源邊。2）柜內(nèi)干擾。控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。3）來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。4）來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。主要有系統(tǒng)內(nèi)部元件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及對其模擬電路的影響，模

46、擬地與邏輯地的相互影響及元件的相互不匹配使用等。5）變頻器干擾。一是變頻器起動及運行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。 主要抗干擾措施1）合理處理電源以抑制電網(wǎng)引入的干擾對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。2）合理安裝與布線動力線、控制線以及PLC的電源線和RS-485網(wǎng)線應(yīng)分別配線，各走各的橋架或線槽。PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源，柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動力線（二者之間距離應(yīng)大于200mm），與PLC裝在同一

47、個柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的續(xù)電器、接觸器的線圈 ，應(yīng)并聯(lián)PLC消弧電路。PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)聯(lián)與模擬來那個也要分開敷設(shè)，模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻營銷與屏蔽層電阻的1/10.交流輸出線與直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線，避免并行。 正確選擇接地點以完善接地系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等，接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。1）安全地或電源地：將電源線接地端和柜體連線接地為安全接地。2）系統(tǒng)接地：P

48、LC控制器為了與所控的各個設(shè)備同電位而連接，叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4歐姆，一般將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)載端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。3）信號與屏蔽地：一般要求信號線必須要有唯一的參考地。4.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇本設(shè)計選用兩相永磁式步進(jìn)電機(jī)：如圖4-1所示：圖4-1 兩相永磁式步進(jìn)電機(jī)4.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計 驅(qū)動電路如下圖4-2所示圖4-2 DQ542步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路Pul+(+5V)為發(fā)脈沖的進(jìn)線端子，電源為正5V，由于PLC上的電源為+24V,所以Pul+(+5)端子串接4個2000歐姆的電阻分壓。Pul-(pul) 為發(fā)脈沖的出線端子。DIR+(+5V)為工作臺

49、方向的進(jìn)線端子，DIR-(DIR) 為工作臺方向的出線端子。ENBL+(+5V)和ENBL-(ENB)為穩(wěn)定運行端子，不接。當(dāng)A+,A-,B+,B-的接線顏色為黑、黃、紅、綠時為高轉(zhuǎn)速模式，當(dāng)A+,A-,B+,B-的接線顏色為黑、綠、紅、藍(lán)時為高力矩模式。在本設(shè)計中選用A+,A-,B+,B-的接線顏色為黑、黃、紅、綠的高轉(zhuǎn)速模式。SW4:OFF=Half current; ON=Full current，SW1、SW2、SW3選擇電流，SW4選擇全電流或半電流，SW5、SW6、SW7、SW8選擇分辨率。在本設(shè)計中SW4選用全電流,狀態(tài)為ON,SW1、SW2、SW3選用，狀態(tài)為ON、ON、OFF

50、，SW5、SW6、SW7、SW8選3200的分辨率，狀態(tài)為ON、ON、OFF、ON.SW1SW8狀態(tài)如下表1所示：Current Table Cpealc=RMS×1.4 pulse/rev TablePeakRMSSW1SW2SW3ONONONOFFONONONOFFONOFFOFFONONONOFFOFFONOFFONOFFOFFOFFOFFOFFpulse/revSW5SW6SW7SW8400OFFONONON800ONOFFONON1600OFFOFFONON3200ONONOFFON6400OFFONOFFON12800ONOFFOFFON25600OFFOFFOFFOFF

51、1000ONONONOFF2000OFFONONOFF4000ONOFFONOFF5000OFFOFFONOFF8000ONONOFFOFF10000OFFONOFFOFF20000ONOFFOFFOFF250000OFFOFFOFFOFF表1 SW1SW8的狀態(tài)4.3.2工作臺如下圖4-3所示LhX軸Y軸L>h圖4-3 工作臺 總電路接線圖如下圖4-4所示圖4-4 總電路接線圖SB0啟動按鈕，SB1、SB2是X軸的感應(yīng)開關(guān)，SB3、SB5是Y軸的感應(yīng)開關(guān)，SB5停止按鈕；DC+、DC-電壓1850V；穩(wěn)壓電壓是32.5V，電流是；、，、輸出；其中Q0.0、Q0.2配對使用于步進(jìn)電機(jī)1,

52、 Q0.1、Q0.3配對使用于步進(jìn)電機(jī)2。4.4 PLC驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)西門子PLC本身帶有高速脈沖計數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器，其發(fā)出的頻率最大為10KHz，能夠滿足步進(jìn)電機(jī)的要求。驅(qū)動器的電源是用穩(wěn)壓源，驅(qū)動圖如下圖4-6所示：4.5 本章小結(jié)本章闡述了此次設(shè)計的硬件設(shè)計。簡單介紹了西門子S7-200系列PLC，以及S7-200系列PLC在使用中應(yīng)注意的問題。并且說明了本次設(shè)計硬件接線方法。第五章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計5.1 PLC編程軟件安裝方法：1.卸載以前安裝的STEP 7-MicroWIN V4.0老版本。2.重新啟動電腦。3.雙擊 Setup.exe 安裝該軟件。如果提示要卸載以前安裝的STEP 7-MicroWIN V4.老版本說明第1步卸載沒有成功，請采用相關(guān)軟件進(jìn)行卸載；如果仍然卸載不成功，請進(jìn)入注冊表，刪除所有含“MicroWIN”和以前版本號(例如“4.0.3.08”)的項、值、數(shù)據(jù)即可。4.更改語言為簡體中文：點擊“Too