基于PLC的步進電機的控制畢業(yè)設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計論文報告題 目 基于PLC的步進電機的控制院 系 中德機電學院 專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) 班 級 1001 學生姓名 學 號 100101287 指導教師 * 2021年4 月基于PLC的步進電機的控制摘要:小型PLC在編程，I/O擴展，通訊接口，開關(guān)量和模擬量的調(diào)節(jié)以及一些特殊功能模塊如高速計數(shù)輸入和脈沖輸出的應用上已經(jīng)根本滿足用戶的需求了。但隨著應用需求及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品技術(shù)性能的提升，PLC將繼續(xù)得已完善和開展。本文主要論述了步進電機的原理及驅(qū)動方法，并在S7-200 PLC的根底上，對步進電機進行控制。本設(shè)計選用PLC控制兩相混合式步進電機，在PLC編程的根底上用按鈕開關(guān)控制步進電機的

2、啟動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等根本功能。關(guān)鍵詞：S7-200 PLC、兩相混合式步進電機、PLC編程Control of stepping motor based on PLCAbstract:In the field of programming, I/O expansion, Communication interface, adjustments of switches and simulation and some special function modules such as the application of high speed pulse input and output, the P

3、LC has already met demands of users. But the PLC will continue to improve and develop, as the development of application requirements and related technical performance. This article chiefly discusses the principle and driven approach of the stepping motor, and how to control it based on the S7-200 P

4、LC. The article is about how the PLC controlling the two-phase hybrid stepping motor. With the switch button, it can function as: start,positive rotation，inversion.Key words: S7-200 PLC. two-phase hybrid stepping motor, PLC programming.目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc355775738 第一章 緒論 PAGEREF _Toc

5、355775738 h 1 HYPERLINK l _Toc355775739 1.1 概述 PAGEREF _Toc355775739 h 1 HYPERLINK l _Toc355775740 1.2 S7-200PLC國內(nèi)外現(xiàn)狀和開展趨勢 PAGEREF _Toc355775740 h 2 HYPERLINK l _Toc355775741 1.3 論文的主要研究工作 PAGEREF _Toc355775741 h 3 HYPERLINK l _Toc355775742 第二章 西門子 S7-200 PLC PAGEREF _Toc355775742 h 4 HYPERLINK l _T

6、oc355775743 2.1 PLC的產(chǎn)生 PAGEREF _Toc355775743 h 4 HYPERLINK l _Toc355775744 2.2 PLC的特點 PAGEREF _Toc355775744 h 4 HYPERLINK l _Toc355775745 2.2.1 編程方法簡單易學 PAGEREF _Toc355775745 h 4 HYPERLINK l _Toc355775746 2.2.2 硬件配套齊全，用戶使用方便 PAGEREF _Toc355775746 h 5 HYPERLINK l _Toc355775747 2.2.3 通用性強，適應性強 PAGEREF

7、 _Toc355775747 h 5 HYPERLINK l _Toc355775748 2.2.4 可靠性高，抗干擾能力強 PAGEREF _Toc355775748 h 5 HYPERLINK l _Toc355775749 2.2.5 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少 PAGEREF _Toc355775749 h 5 HYPERLINK l _Toc355775750 2.2.6 維修工作量小，維修方便 PAGEREF _Toc355775750 h 5 HYPERLINK l _Toc355775751 2.2.7 體積小，能耗低 PAGEREF _Toc355775751 h 5 H

8、YPERLINK l _Toc355775752 2.3 PLC的系統(tǒng)構(gòu)成 PAGEREF _Toc355775752 h 6 HYPERLINK l _Toc355775753 2.3.1 主機 PAGEREF _Toc355775753 h 6 HYPERLINK l _Toc355775754 2.3.2 I/O擴展機 PAGEREF _Toc355775754 h 6 HYPERLINK l _Toc355775755 2.3.3 外部設(shè)備 PAGEREF _Toc355775755 h 7 HYPERLINK l _Toc355775756 高速脈沖輸出功能 PAGEREF _Toc

9、355775756 h 7 HYPERLINK l _Toc355775757 用于脈沖輸出或的特殊存儲器 PAGEREF _Toc355775757 h 7 HYPERLINK l _Toc355775758 2.4.2 PTO的使用 PAGEREF _Toc355775758 h 9 HYPERLINK l _Toc355775759 2.5 PLC的選擇 PAGEREF _Toc355775759 h 10 HYPERLINK l _Toc355775760 2.5.1 CPU224 PAGEREF _Toc355775760 h 10 HYPERLINK l _Toc355775761

10、 2.5.2 工作方式 PAGEREF _Toc355775761 h 10 HYPERLINK l _Toc355775762 2.5.3 掃描周期 PAGEREF _Toc355775762 h 11 HYPERLINK l _Toc355775763 2.5.4 性能簡介及特點 PAGEREF _Toc355775763 h 11 HYPERLINK l _Toc355775764 2.6 PLC技術(shù)在步進電機控制中的應用 PAGEREF _Toc355775764 h 12 HYPERLINK l _Toc355775765 第三章 步進電機 PAGEREF _Toc355775765

11、 h 14 HYPERLINK l _Toc355775766 3.1 步進電機的特點 PAGEREF _Toc355775766 h 14 HYPERLINK l _Toc355775767 3.2 步進電機的根本參數(shù) PAGEREF _Toc355775767 h 15 HYPERLINK l _Toc355775768 3.3 步進電機的工作原理及分類 PAGEREF _Toc355775768 h 15 HYPERLINK l _Toc355775769 3.3.1 步進電機的工作原理 PAGEREF _Toc355775769 h 16 HYPERLINK l _Toc3557757

12、70 3.3.2 步進電機的分類 PAGEREF _Toc355775770 h 16 HYPERLINK l _Toc355775771 3.3.3 步進電機在工業(yè)中的應用 PAGEREF _Toc355775771 h 17 HYPERLINK l _Toc355775772 第四章S7-200 PLC控制步進電機設(shè)計 PAGEREF _Toc355775772 h 18 HYPERLINK l _Toc355775773 4.1 步進電機的選擇 PAGEREF _Toc355775773 h 18 HYPERLINK l _Toc355775774 4.2 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計 PAGE

13、REF _Toc355775774 h 19 HYPERLINK l _Toc355775775 4.2.1 驅(qū)動器的選擇 PAGEREF _Toc355775775 h 19 HYPERLINK l _Toc355775776 4.2.2 步進電機驅(qū)動技術(shù) PAGEREF _Toc355775776 h 19 HYPERLINK l _Toc355775777 4.2.3 驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置 PAGEREF _Toc355775777 h 22 HYPERLINK l _Toc355775778 4.3 PLC控制步進電機 PAGEREF _Toc355775778 h 22 HYPERLINK

14、 l _Toc355775779 接線實物圖 PAGEREF _Toc355775779 h 23 HYPERLINK l _Toc355775780 4.3.2 控制電機方向轉(zhuǎn)動 PAGEREF _Toc355775780 h 24 HYPERLINK l _Toc355775781 4.4 程序調(diào)試 PAGEREF _Toc355775781 h 25 HYPERLINK l _Toc355775782 第五章 論文總結(jié) PAGEREF _Toc355775782 h 28 HYPERLINK l _Toc355775783 參考文獻 PAGEREF _Toc355775783 h 29

15、HYPERLINK l _Toc355775784 致謝 PAGEREF _Toc355775784 h 30 HYPERLINK l _Toc355775785 附錄 PAGEREF _Toc355775785 h 31第一章 緒論1.1 概述可編程控制器(簡稱 PLC) 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，是在20 世紀 60 年代末面向工業(yè)環(huán)境由美國科學家首先研制成功的。它采用可編程序的存儲器，其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴充其功能的原那

16、么設(shè)計的。PLC 自產(chǎn)生至今只有30多年的歷史，卻得到了迅速開展和廣泛應用，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。產(chǎn)生和開展過程現(xiàn)代社會要求生產(chǎn)廠家對市場的需求做出迅速的反響，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低本錢和高質(zhì)量的產(chǎn)品。老式的繼電器控制系統(tǒng)已無法滿足這一要求，迫使人們?nèi)ふ乙环N新的控制裝置取而代之。PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)根本上與微型計算機相同: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存儲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PLC投入運行時，首先它以掃描

17、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)，然后從用戶程序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)存放器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出存放器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型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。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器1。步進電機是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線位移

18、或角位移的執(zhí)行元件。步進電機的輸出位移量與輸人脈沖個數(shù)成正比，其速度與單位時間內(nèi)輸人的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進電機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、頻率及電機繞組通電的相序，便可控制步進電機的輸出位移量、速度和方向。步進電機具有較好的控制性能，其啟動、停車、反轉(zhuǎn)及其它任何運行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，因而廣泛應用在數(shù)控機床、鐘表、數(shù)字系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)及航天工業(yè)裝置中。PLC 對步進電機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，即可實現(xiàn)對步進電機的控制。因此如何實現(xiàn)PLC控制步進電機的通用控制電路設(shè)計方法

19、有著實際生產(chǎn)意義。1.2 S7-200PLC國內(nèi)外現(xiàn)狀和開展趨勢限于當時的元器件條件及計算機開展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機簡稱PC開展起來后，為了方便，也為了

20、反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic ControllerPLC。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化開展階段，計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。這個時期可編程控制器開展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。上世紀80年代至

21、90年代中期，是PLC開展最快的時期，年增長率一直保持為3040。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀末期，可編程控制器的開展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期開展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金、汽

22、車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應用都得到了長足的開展。小型PLC從產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；如今的小型PLC在編程，I/O擴展，通訊接口，開關(guān)量和模擬量的調(diào)節(jié)以及一些特殊功能模塊如高速計數(shù)輸入和脈沖輸出的應用上已經(jīng)根本滿足用戶的需求了。但隨著應用需求及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品技術(shù)性能的提升如步進驅(qū)動的脈沖響應頻率及精度，HMI及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的通訊功能，PLC將繼續(xù)得已完善和開展。我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴大了PLC的應用。目前，我國自己已可以

23、生產(chǎn)中小型可編程控制器?？梢灶A期，隨著我國現(xiàn)代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應用天地。1.3 論文的主要研究工作掌握步進電機的原理及其驅(qū)動方法，掌握西門子S7-200 PLC的原理與程序設(shè)計方法。掌握步進電機的電氣控制試驗系統(tǒng)的工作原理，基于該系統(tǒng)設(shè)計S7-200 PLC程序，實現(xiàn)主站PLC對步進電機的控制。第二章 西門子 S7-200 PLC PLC的產(chǎn)生傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價格廉價等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中應用甚廣。但是，這些控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是接線復雜、排除故障非常困難而且要花費大量的時間。如果工藝要求發(fā)生變化，控制柜內(nèi)的元件和接線

24、也需要作相應的變動，改造的工期長、費用高，通用性和靈活性較差。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司GM，為了適應汽車型號的不斷翻新，想尋找一種方法，以盡可能減少重新設(shè)計繼電器控制系統(tǒng)和接線、降低本錢、縮短時間，而考慮把計算機的功能完善、通用靈活等優(yōu)點與繼電器控制的簡單易懂、操作方便、價格廉價等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，提出了研制PLC的根本設(shè)想：1.編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序；2.硬件維護方便，最好是插件式結(jié)構(gòu)；3.可靠性要高于繼電器控制裝置；4.體積小于繼電器控制裝置；5.可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機；6.本錢上可與繼電器競爭；7.輸入可以是交流115V；8.輸入為交流1

25、15V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥；9.擴展時，原有系統(tǒng)只需做很小的改動；10.用戶程序存儲器容量器容量至少可以擴展到4K。根據(jù)以上設(shè)想和要求，1969年美國數(shù)字設(shè)備公司DEC研制出世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的汽車生產(chǎn)線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。從此，這一更新技術(shù)就以很快的速度開展起來，現(xiàn)代的PLC已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱PLC，機器人和CADCAM之一。2.2 PLC的特點 編程方法簡單易學 考慮到企業(yè)中一般電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人的傳統(tǒng)讀圖習慣和應用微機的實際水平，PLC配備有他們最容易接受和掌握的梯形圖語言。梯形圖語言的電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖

26、非常接近。而且某些僅有開關(guān)量邏輯控制功能的PLC只有十幾條指令。通過閱讀PLC的使用手冊或短期培訓，電氣技術(shù)人員或技術(shù)工人只要幾天的時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 硬件配套齊全，用戶使用方便 PLC配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶不必自己設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件方面的設(shè)計工作只是確定PLC的硬件配置和外部接線。PLC的安裝接線也很方便。 通用性強，適應性強 PLC的生產(chǎn)具有系列化和模塊化特點，硬件配置相當靈活，可以很方便地組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。組成系統(tǒng)后，如果工藝變化，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應變化。 可靠性高，抗干擾能力強 絕大多數(shù)用戶

27、都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。PLC的平均無故障間隔時間高，如日本三菱公司的F1、F2系列PLC的平均無故障間隔時間長達30萬小時，這是一般微機所不能比較的。 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序很容易掌握，設(shè)計和調(diào)試梯形圖所花的時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖花的時間要少得多。 維修工作量小，維修方便PLC的故障率很低，并且有完善的診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)

28、生故障時，可以根據(jù)PLC上的指示燈或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因。用更換模塊的方法可以迅速地排除PLC的故障。 體積小，能耗低以F1意40M型PLC為例，其外形尺寸為305ll0110mm，功耗小于25VA。由于體積小，PLC很容易裝入機械設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想的控制設(shè)備。2.3 PLC的系統(tǒng)構(gòu)成PLC實際上是一種工業(yè)控制計算機。它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機相似，主要由主機、I/O擴展機、外圍設(shè)備三局部組成， 主機主機由CPU微處理器、存儲器、輸入輸出單元、電源等局部組成。CPU是PLC的核心，其作用類似于人的大腦。它能夠識別用戶按特定格式輸入的指令，并按照指令完成預定的控制任務(wù)。

29、另外，它還能識別用戶所輸入的指令序列的格式和語法錯誤，還具有系統(tǒng)測試與診斷功能。PLC的存儲器有兩種：系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。系統(tǒng)程序存儲器主要用于存放系統(tǒng)正常工作所必須的程序，如系統(tǒng)診斷程序、鍵盤輸入處理程序、指令解釋程序、監(jiān)控程序等。這些程序與用戶無直接關(guān)系，已由廠家直接固化進EPROM中，不能由用戶直接存取、修改。用戶程序存儲器主要存放用戶程序用戶利用PLC的編程語言按不同控制要求所編制的控制程序或數(shù)據(jù)，這相當于設(shè)計繼電器控制系統(tǒng)硬接線的控制電路圖，可通過編程器進行修改。輸入輸出IO單元是PLC與輸入控制信號和被控制設(shè)備連接起來的部件，輸入單元接收從開關(guān)、按鈕、繼電器觸點和傳感器

30、等輸入的現(xiàn)場控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能接收和處理的數(shù)字信號。輸出單元接收經(jīng)過CPU處理過的輸出數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成被控制設(shè)備或顯示裝置所能接收的電壓或電流信號，以驅(qū)動接觸器、電磁閥和指示器件等。電源部件是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置，它向PLC提供所需要的直流電源。電源組件具有很高的抗干擾能力，適合工業(yè)現(xiàn)場使用，供電穩(wěn)定、平安可靠。電源組件內(nèi)還裝有備用鋰電池，以保證在斷電時保存必要的信息。PLC還有各種接口，PLC通過這些接口可與監(jiān)視器、打印機、其它的PLC或計算機等相連。 I/O擴展機每種PLC都有與主機相配的擴展模塊，用來擴展輸入、輸出點數(shù)，以便根據(jù)控制要求靈活組合系統(tǒng)。PLC擴

31、展模塊內(nèi)不設(shè)CPU，僅對I/O通道進行擴展，不能脫離主機獨立實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。 外部設(shè)備外部設(shè)備包括編程器、盒式磁帶機、打印機、EPROM寫入器、圖形監(jiān)控系統(tǒng)等。其中編程器是PLC必不可少的重要外圍設(shè)備，由鍵盤、顯示器、工作方式選擇開關(guān)和外存儲器接插口等部件組成，主要用于對用戶程序進行輸入、檢查、調(diào)試和修改，并用來監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型編程器只能聯(lián)機編程，且需將梯形圖轉(zhuǎn)化為助記符后才能送入。智能型編程器又稱圖形編程器，它既可聯(lián)機編程，又可脫機編程，具有圖形顯示功能，可直接輸入梯形圖和通過屏幕對話，但價格較貴?，F(xiàn)在也可在個人計算機上填加適當?shù)挠布涌冢蒙a(chǎn)

32、廠家提供的編程軟件包就可將計算機作為編程器使用，而且還可以在計算機上實現(xiàn)模擬調(diào)試。PLC與打印機相連可將過程信息，系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印。當與監(jiān)視器相連時可將控制過程圖象顯示出來。當PLC與PLC相連時，可組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂?。當PLC與計算機相連時，可組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。高速脈沖輸出功能脈沖輸出PLS指令功能為：使能有效時，檢查用于脈沖輸出Q0.0或Q0.1的特殊存儲器位SM，然后執(zhí)行特殊存儲器位定義的脈沖操作。指令格式如表2-1所示。表2-1 脈沖輸出PLS指令格式LADSTL操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型PLS QQ：常量0或1數(shù)據(jù)類型字用于脈沖輸出Q0.

33、0或Q0.1的特殊存儲器1控制字節(jié)和參數(shù)的特殊存儲器每個PTO/PWM發(fā)生器都有：一個控制字節(jié)8位、一個脈沖計數(shù)值無符號的32位數(shù)值和一個周期時間和脈寬值無符號的16位數(shù)值。這些值都放在特定的特殊存儲區(qū)SM，如表4所示。執(zhí)行PLS指令時，S7-200讀這些特殊存儲器位SM，然后執(zhí)行特殊存儲器位定義的脈沖操作，即對相應的PTO/PWM發(fā)生器進行編程。表2-2 脈沖輸出或的特殊存儲器和對PTO/PWM輸出的控制字節(jié)說明PTO/PWM刷新周期值 0 ：不刷新；1 ：刷新PWM刷新脈沖寬度值 0 ：不刷新；1：刷新SM77.2PTO刷新脈沖計數(shù)值 0 ：不刷新；1：刷新PTO/PWM時基選擇 0 ：1

34、 s； 1：1msPWM更新方法 0 ：異步更新；1：同步更新PTO操作 0 ：單段操作；1：多段操作PTO/PWM模式選擇 0 ：選擇PTO 1 ： 選擇PWMPTO/PWM允許 0：禁止； 1 ：允許和對PTO/PWM輸出的周期值說明SMW68SMW78PTO/PWM周期時間值范圍：2至 65 535和對PTO/PWM輸出的脈寬值說明SMW70SMW80PWM脈沖寬度值范圍：0至65 535和對PTO脈沖輸出的計數(shù)值說明SMD72SMD82PTO脈沖計數(shù)值范圍：1至4 294 967 295和對PTO脈沖輸出的多段操作說明SMB166SMB176段號僅用于多段PTO操作，多段流水線PTO運

35、行中的段的編號SMW168SMW178包絡(luò)表起始位置，用距離V0的字節(jié)偏移量表示僅用于多段PTO操作和的狀態(tài)位說明PTO包絡(luò)由于增量計算錯誤異常終止 0 ：無錯；1 ： 異常終止PTO包絡(luò)由于用戶命令異常終止 0 ： 無錯；1 ：異常終止PTO流水線溢出 0 ：無溢出； 1 ： 溢出PTO空閑 0 ：運行中； 1 ： PTO空閑通過修改脈沖輸出Q0.0或Q0.1的特殊存儲器SM區(qū)包括控制字節(jié)，既更改PTO或PWM的輸出波形，然后再執(zhí)行PLS指令。注意：所有控制位、周期、脈沖寬度和脈沖計數(shù)值的默認值均為零。向控制字節(jié)SM67.7或SM77.7的PTO/PWM允許位寫入零，然后執(zhí)行PLS指令，將禁

36、止PTO或PWM波形的生成。2狀態(tài)字節(jié)的特殊存儲器除了控制信息外，還有用于PTO功能的狀態(tài)位，如表2所示。程序運行時，根據(jù)運行狀態(tài)使某些位自動置位?？梢酝ㄟ^程序來讀取相關(guān)位的狀態(tài)，用此狀態(tài)作為判斷條件，實現(xiàn)相應的操作。 PTO的使用PTO是可以指定脈沖數(shù)和周期的占空比為50%的高速脈沖串的輸出。狀態(tài)字節(jié)中的最高位空閑位用來指示脈沖串輸出是否完成?？稍诿}沖串完成時起動中斷程序，假設(shè)使用多段操作，那么在包絡(luò)表完成時起動中斷程序。1周期和脈沖數(shù)周期范圍從50微秒至65,535微秒或從2毫秒至65,535毫秒，為16位無符號數(shù)，時基有s和ms兩種，通過控制字節(jié)的第三位選擇。注意： 如果周期 2個時間單

37、位，那么周期的默認值為2個時間單位。周期設(shè)定奇數(shù)微秒或毫秒例如75毫秒，會引起波形失真。脈沖計數(shù)范圍從1至4,294,967,295，為32位無符號數(shù)，如設(shè)定脈沖計數(shù)為0，那么系統(tǒng)默認脈沖計數(shù)值為1。2PTO的種類及特點PTO功能可輸出多個脈沖串，現(xiàn)用脈沖串輸出完成時，新的脈沖串輸出立即開始。這樣就保證了輸出脈沖串的連續(xù)性。PTO功能允許多個脈沖串排隊，從而形成流水線。流水線分為兩種：單段流水線和多段流水線。單段流水線是指：流水線中每次只能存儲一個脈沖串的控制參數(shù)，初始PTO段一旦起動，必須按照對第二個波形的要求立即刷新SM，并再次執(zhí)行PLS指令，第一個脈沖串完成，第二個波形輸出立即開始，重復

38、此這一步驟可以實現(xiàn)多個脈沖串的輸出。單段流水線中的各段脈沖串可以采用不同的時間基準，但有可能造脈沖串之間的不平穩(wěn)過渡。輸出多個高速脈沖時，編程復雜。2.5 PLC的選擇選擇西門子S7-200 CPU224 的PLC。 CPU224 本機集成了： (1) 14 輸入/10輸出，共24個數(shù)字量I/O點； (2) 可連接7個擴展模塊，最大可擴展至168 路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點； 3 ) 13KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間； 4 6個獨立的30kHZ高速計數(shù)器，2路獨立的20kHZ高速脈沖輸出； (5) 具有PID控制器； (6) 1個RS485通信/編程口； (7) 具有PPI通信協(xié)議； (

39、8) 具有MPI通信協(xié)議； (9) 具有自由方式通信能力； (10) I/O端子排可很容易地整體拆卸。 工作方式 S7-200 有3種工作方式：RUN(運行) 、STOP(停止) 、TERM(terminal ,終端) 工作方式，可通過安裝在PLC 上的方式選擇開關(guān)進行切換。(1) RUN 方式：在RUN方式下，CPU執(zhí)行用戶程序。(2) STOP 方式：在STOP方式下，不能運行用戶程序，可以向CPU裝載用戶程序或進行CPU設(shè)置。(3) TERM方式：在TERM方式下，允許使用工業(yè)編程軟件STEP 7-Micro/WIN32來控制CPU的工作方式。(4) 當電源斷電又恢復后，如果方式選擇開關(guān)

40、在TERM或STOP狀態(tài)下，CPU自動進入STOP方式；如果方式選擇開關(guān)在RUN狀態(tài)下，那么CPU 自動進入RUN方式。 掃描周期在RUN方式下，系統(tǒng)周期性地循環(huán)執(zhí)行用戶程序。PLC在每次掃描工作過程中除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成內(nèi)部處理、通信效勞等工作。整個掃描過程包括內(nèi)部處理、通信效勞、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新5個階段。整個過程掃描執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。即全部輸入輸出狀態(tài)的改變，需要一個掃描周期。 性能簡介及特點 S7-200 PLC 是德國西門子公司生產(chǎn)的一種超小型系列可編程器，它能夠滿足多種自動化控制的需求，其設(shè)計緊湊，價格低廉，并且具有良好的可擴展性以及強大的指令功能，

41、可代替繼電器用于簡單控制場合，也可用于復雜的自動化控制系統(tǒng)。 S7-200系列主要有以下幾個方面的特點：(1)極高的可靠性；(2)易于掌握；(3)極其豐富的指令集；(4)便捷的操作特性；(5)實時特性；(6)豐富的內(nèi)置集成功能；(7)強大的通信能力；(8)豐富的擴展模塊。 圖2-1 S7-200CPU224PLC的結(jié)構(gòu)圖2.6 PLC技術(shù)在步進電機控制中的應用隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的開展，可編程序控制器有了突飛猛進的開展，其功能已遠遠超出了邏輯控制、順序控制的范圍。繼續(xù)沿著小型化的方向開展。隨著電動機本身應用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機的不斷小型化，要求與之配套的電動機也必須越來越小。對電動機進

42、行綜合設(shè)計。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器，減速齒輪等和電動機本體綜合設(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。向五相和三相電動機方向開展，目前廣泛應用的二相和四相電動機，其振動和噪聲較大，而五相和三相電動機具有優(yōu)勢性。而就這兩種電動機而言，五相電動機的驅(qū)動電路比三相電動機復雜，因此三相電動機系統(tǒng)的性能價格比要比五相電動機更好一些。目前利用可編程序控制器PLC可以方便地實現(xiàn)對電機速度和位置的控制，方便地進行各種步進電機的操作，完成各種復雜的工作，它代表了先進的工業(yè)自動化革命，加速了機電一體化的實現(xiàn)。用PLC對步進電機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，

43、現(xiàn)對步進電機的控制。步進電機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，每當對其施加一個電脈沖時，其輸出軸便轉(zhuǎn)過一個固定的角度。步進電機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電機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、頻率及電機繞組通電的相序，便可控制步進電機的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。PLC直接控制步進電機系統(tǒng)由PLC和步進電機組成，PLC具有實時刷新技術(shù)，輸出信號的頻率可以到達數(shù)千赫茲或更高，使得脈沖分配能有很高的分配速度，充分利用步進電機的速度響應能力，提高整個系統(tǒng)的快速性。并且，PLC有采用大功率晶體

44、管的輸出端口，能夠滿足步進電機各相繞組數(shù)10V級脈沖電壓、1A級脈沖電流的驅(qū)動要求。第三章 步進電機步進電機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。步進電機的輸出位移量與輸人脈沖個數(shù)成正比，其速度與單位時間內(nèi)輸人的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進電機的各相繞組的相序有關(guān)。3.1 步進電機的特點步進電機的特點如下：1電動機輸出軸的角位移與輸入脈沖數(shù)成正比；轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比；轉(zhuǎn)向與通電相序有關(guān)。當它轉(zhuǎn)一周后，沒有累積誤差，具有良好的跟隨性。2由步進電動機與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡單、廉價又非常可靠。同時，它也可以與角度反響環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。3

45、步進電動機的動態(tài)響應快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。4步進電動機存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機械負載采取相應的措施。5步進電動機自身的噪聲和振動較大，帶慣性負載的能力較差。6速度可在相當寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，低速下仍能保證獲得大轉(zhuǎn)矩。7步進電機只能通過脈沖電源供電才能運行，它不能直接使用交流電源以及直流電源2。8一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。9步進電機外表允許的最高溫度取決于不同電機磁性材料的退磁點，步進電機溫度過高時會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上

46、，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。10步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機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，電機隨頻率或速度的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。11步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn)，但假設(shè)高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機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，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機到達高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定

47、加速度升到所希望的高頻43.2 步進電機的根本參數(shù)1.電機固有步距角 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，這個步距角可以稱之為“電機固有步距角，它不一定是電機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)。2.步進電機的相數(shù) 。在沒有細分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅(qū)動器，那么“相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。3.保持轉(zhuǎn)矩 保持轉(zhuǎn)矩是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進

48、電機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電機最重要的參數(shù)之一。比方，當人們說2Nm的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2Nm的步進電機。 4.鉗制轉(zhuǎn)矩 鉗制轉(zhuǎn)矩是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。由于反響式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有鉗制轉(zhuǎn)矩。3.3 步進電機的工作原理及分類步進電動機或稱脈沖電動機，是一種將電脈沖信號變換成相應的角位移或直線位移的機電執(zhí)行元件。步進電動機實際上是一個數(shù)字/角度轉(zhuǎn)換器，也是一個串行的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。輸入一個電脈沖，電動機就轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“一步，這個固定的角度稱為步

49、距角。步進電動機的運動狀態(tài)是步進形式的，故稱為“步進電動機。從步進電動機定子繞組所加的電源形式來看，與一般交流和直流電動機不同，既不是正弦波，也不是恒定直流，而是脈沖電壓、電流，所以有時也稱為脈沖電動機或電脈沖馬達。 步進電機的工作原理步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(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，從而到達準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而到達調(diào)速的目的。步進電動機的工作原理實際上是電磁鐵的作用原理。 步

50、進電機的分類按其工作方式分為功率式和伺服式：功率式輸出轉(zhuǎn)矩較大，能直接帶動較大的負載；伺服式輸出轉(zhuǎn)矩較小，只能帶動較小的負載，對于大負載需通過液壓放大元件來傳動。按結(jié)構(gòu)分為單段式徑向式、多段式軸向式、印刷繞組式。按使用頻率分為高頻步進電動機和低頻步進電動機。按運動方式：旋轉(zhuǎn)運動、直線運動、平面運動和滾切運動按工作原理：反響式磁阻式、永磁式、永磁感應子式混合式。1永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度。2反響式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。3混合式步進電機是指混合了永磁式和反響式的優(yōu)點，它又分為兩相和五相。兩相步進

51、角一般分為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。 步進電機在工業(yè)中的應用步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一， 廣泛應用在各種家電產(chǎn)品中，例如打印機、磁盤驅(qū)動器、玩具、雨刷、機械手臂和錄像機等。另外步進電機也廣泛應用于各種工業(yè)自動化系統(tǒng)中。由于通過控制脈沖個數(shù)可以很方便的控制步進電機轉(zhuǎn)過的角位移，且步進電機的誤差不積累，可以到達準確定位的目的。還可以通過控制頻率很方便的改變步進電機的轉(zhuǎn)速和加速度，到達任意調(diào)速的目的，因此步進電機可以廣泛的應用于各種開環(huán)控制系統(tǒng)中。第四章S7-200 PLC控制步進電機設(shè)計步進電機的控制和驅(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

52、制、單片機控制、工業(yè)控制機控制、可編程控制器控制等幾種。本設(shè)計選用西門子S7-200 PLC通過控制驅(qū)動器來控制步進電機。4.1 步進電機的選擇本設(shè)計使用的步進電機選用的是型號為DM4250E的兩相混合式步進電機，該型號的步進電機步矩角為，相電流A，相電阻30，相電感37mH，靜轉(zhuǎn)矩kgcm，轉(zhuǎn)動慣量36gcm2，軸徑5mm，引線4條，機身長56mm 4。兩相混合式步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：圖4-1 兩相混合式步進電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩相混合式步進電動機的繞組接線如圖4.2所示，A、B兩相繞組沿徑向分相，沿著定子圓周有8個凸出的磁極，1、3、5、7磁極屬于A相繞組，2、4、6、8磁極屬于B相繞組

53、，定子每個極面上有5個齒，極身上有控制繞組。轉(zhuǎn)子由環(huán)形磁鋼和兩段鐵芯組成，環(huán)形磁鋼在轉(zhuǎn)子中部，軸向充磁，兩段鐵芯分別裝在磁鋼的兩端，使得轉(zhuǎn)子軸向分為兩個磁極。轉(zhuǎn)子鐵芯上均勻分布50個齒，兩段鐵芯上的小齒相互錯開半個齒距，定轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬相同。線圈1、5、3、7串聯(lián)組成A相繞組；線圈2、6、4、8串聯(lián)組成B相繞組。繞組接線如圖4-2所示：圖4-2 兩相混合式步進電動機的繞組接線4.2 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計步進電機必須有驅(qū)動器和控制器才能正常工作。驅(qū)動器的作用是對控制脈沖進行環(huán)形分配、功率放大，使步進電機繞組按一定順序通電，控制電機轉(zhuǎn)動。 驅(qū)動器的選擇本設(shè)計選用型號為DMD402A的驅(qū)動器。該型

54、號驅(qū)動器的特點：1平均電流控制，兩相正弦電流驅(qū)動輸出2直流1440VDC供電3光電隔離信號輸入/輸出4有過壓、欠壓、過流、相間短路保護功能58檔細分和自動半流功能68檔輸出相電流設(shè)置7具備脫機功能8啟動轉(zhuǎn)速高9高速力矩大 步進電機驅(qū)動技術(shù)驅(qū)動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-3所示：圖4-3 驅(qū)動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)接口電路用光電隔離方式將運動控制器和驅(qū)動器連接起來，防止驅(qū)動器中的大電流干擾信號經(jīng)地線竄入運動控制器電路。環(huán)形分配器將脈沖及方向信號按設(shè)定的節(jié)拍方式，轉(zhuǎn)換為功放管的導通和截止信號，從而控制各相繞組的通電和斷電。功率放大器將電源功率轉(zhuǎn)換為電機輸出功率驅(qū)動負載運動。驅(qū)動接口電路如圖4-4所示：圖4-4 本設(shè)計驅(qū)

55、動電路接線圖當兩相控制繞組按次序輪流通電，每拍只有一相繞組通電，四拍構(gòu)成一個循環(huán)。當控制繞組有電流通過時，便產(chǎn)生磁動勢，它與永久磁鋼產(chǎn)生的磁動勢相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生步進運動。 當A相繞組通電時，在轉(zhuǎn)子N極端磁極1上的繞組產(chǎn)生的S磁極吸引轉(zhuǎn)子N極，使得磁極1下是齒對齒，磁力線由轉(zhuǎn)子N極指向磁極1齒面，磁極5下也是齒對齒，磁極3和7是齒對槽，所示A相通電轉(zhuǎn)子N極端定轉(zhuǎn)子平衡。由于兩段轉(zhuǎn)子鐵芯上的小齒相互錯開半個齒距，在轉(zhuǎn)子S極端， 磁極1和5產(chǎn)生的S極磁場，排斥轉(zhuǎn)子S極，與轉(zhuǎn)子正好是齒對槽，磁極3和7齒面產(chǎn)生N極磁場，吸引轉(zhuǎn)子S極，使得齒對齒。A相繞組通電時轉(zhuǎn)子N極端、S極端轉(zhuǎn)子平衡

56、。如圖4-5所示。因轉(zhuǎn)子上共有50個齒，其齒距角為360，定子每個極距所占的齒數(shù)為不是整數(shù)，因此當定子的A相通電，在轉(zhuǎn)子N極，磁極1的5個齒與轉(zhuǎn)子齒對齒，旁邊的B相繞組的磁極2的5個齒和轉(zhuǎn)子齒有1/4齒距的錯位，即， A相通電時定轉(zhuǎn)子齒展開圖畫圓圈的地方，A相磁極3的齒和轉(zhuǎn)子就會錯位，實現(xiàn)齒對槽了。磁力線是沿轉(zhuǎn)子N端A(1)S磁極導磁環(huán)A(3)N磁極 轉(zhuǎn)子S端轉(zhuǎn)子N端，成一閉合曲線。當A相斷電B相通電時，磁極2產(chǎn)生N極性，吸合離它最近的S極轉(zhuǎn)子7齒，使得轉(zhuǎn)子沿順時針方向轉(zhuǎn)過，實現(xiàn)磁極2和轉(zhuǎn)子齒對齒，B相繞組通電定轉(zhuǎn)子齒展開圖如圖5所示，此時磁極3和轉(zhuǎn)子齒有1/4齒距的錯位。依次類推假設(shè)繼續(xù)按四

57、拍的順序通電，轉(zhuǎn)子就按順時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，每通電一次即每來一個脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過，即稱步距角為，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一圈需要360=200個脈沖。如圖4-6所示。在轉(zhuǎn)子S極端也是同樣道理,當繞組齒對齒時,其旁邊一相磁極錯位5。圖4-5 A相通電時定轉(zhuǎn)子齒展開圖圖4-6 B相繞組通電定轉(zhuǎn)子齒展開圖 驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置由于上述步進電機的相電流為1.4A，驅(qū)動器的SW1-SW3分別設(shè)置為：ON、ON、ON，即輸出峰值電流為A，SW5-SW8分別設(shè)置為ON、OFF、ON、ON，即細設(shè)定為800步/圈。具體參數(shù)參照附錄。4.3 PLC控制步進電機控制步進電機最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。西門子PLC本身帶有高

58、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，能夠滿足步進電動機的要求。對PLC提出兩個特性要求：一是在此應用的PLC最好是具有實時刷新技術(shù)的PLC，使輸出信號的頻率可以到達數(shù)千赫或更高。其目的是使脈沖能有較高的分配速度，充分利用步進電機的速度響應能力，提高整個系統(tǒng)的快速性。二是PLC本身的輸出端口應該采用大功率晶體管，以滿足步進電機各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動要求。利用PLC輸出脈沖信號，通過驅(qū)動器驅(qū)動步進電機。原理框圖如圖4-7所示：圖4-7 控制框圖環(huán)形分配程序?qū)Σ竭M電機各相繞組的通電順序進行環(huán)形脈沖分配，從而控制接到步進電機兩相繞組的直流電源的依次通、斷，形成旋轉(zhuǎn)磁場，使步進電機轉(zhuǎn)動。當步進電機各相繞組的通電順序按 ：A+B+A-B-導通斷開時，步進電機正轉(zhuǎn)。當按A-B+A+B- 依次導通、斷開時，步進電機反轉(zhuǎn)，即步進電機可以按兩相四拍工作。每當步進電機走一步，環(huán)形脈沖分配程序的步數(shù)減一，當步數(shù)減為零時，停止環(huán)形脈沖分配，等待下一次的脈沖輸入?？刂凭植康挠赏獠块_關(guān)決定，分別接PLC的口，接線圖如下圖：圖4-8 PLC控制接線圖接線實物圖如圖4-9、4-10所示圖4-9 接線實物圖1圖4-10 接線實物圖本設(shè)計希望通過控制PLC的2個開關(guān)實現(xiàn)以下功能：1起動電機，使其實現(xiàn)正轉(zhuǎn)10圈后自動停止；2按反轉(zhuǎn)啟動按鈕，使