五相十拍步电机.doc

机电传动与控制综合 课程设计 设计说明书 设计题目: 五相十拍（2/3）步进电机 控制程序设计 院系名称： 机电工程学院 专业班级： 机制F09 学生姓名： 学 号： 指导教师： 王宗才 2012年 12 月 05 日 内容摘要  本文主要是介绍采用可编程控制器(PLC) 对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。其中步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，是一种控制精度极高的电机,常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。可编程控制器是工业自动化设备的主导产品，具有控制功能强，可靠性高，适用于不同控制要求的各种控制对象等优点。 本文详细的介绍了用PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。其内容主要包括I/O地址分配、PIC外部接线图、控制流程图、主电路图、梯形图、元件清单以及语句表。本文设计过程中使用了十六位移位寄存器，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计。在实际应用中表明此设计是合理有效的。 关键词: PLC;梯形图；元件清单；五相十拍步进电机  目 录 第1章 引言 1 第2章 系统总体方案设计 2 2.1 程序设计的基本思路 2 2.2 五相步进电动机的控制要求 2 2.3 方案原理分析 2 第3章 PLC控制系统设计 4 3.1 设计流程分析 4 3.1.1 控制流程图 4 3.1.2电机工作过程图 5 3.2 I/O地址分配表 5 3.3 PLC外部接线图 6 3.4 主电路 7 3.5 元件清单 8 3.6 程序设计 8 3.6.1 步进控制设计 8 3.6.2 梯形图设计 10 3.7 调试说明 11 第4章 设计总结 12 致 谢 13 参考文献 14 附 录 15 附录一 程序梯形图 15 附录二 程序语句表 20 第1章 引言 步进电机作为执行元件，是电气自动化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。目前，比较典型的控制方法是用单片机产生脉冲序列来控制步进电机。但采用单片机控制，不仅要设计复杂的控制程序和I/O接口电路，实现比较麻烦。基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。步进电机广泛应用于对精度要求比较高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等。矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。 对五相十拍步进电机的控制，主要分为两个方面：五相绕组的接通与断开顺序控制。正转顺序：ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB 反转顺序：ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB以及每个步距角的行进速度。围绕这两个主要方面，可提出具体的控制要求如下： 1、可正转或反转； 2、运行过程中，步进三种速度可分为高速（0.05S），中速（0.3S）,低速（0.5S）三档，并可随时手控变速； 由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。以移位寄存器指令为步进控制的主体进行程序设计，可较好的满足上述设计要求。 下面介绍一种基于PLC的步进电机控制的方法。 第2章 系统总体方案设计 2.1 程序设计的基本思路 由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。以移位寄存器指令为步进控制的主体进行程序设计，可较好的满足上述设计要求。 2.2 五相步进电动机的控制要求 1．五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E , 正转顺序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→D