PLC五相六拍步进电机课程设计.doc

湖南人文科技学院 课程设计报告 课程名称设计题目： 系 别： 通信与控制工程系 专 业： 班 级： 学生姓名: 起止日期: 20年月日~ 20年月日指导教师: 教研室主任： 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 成绩评定 项 目 权重 成绩 蔡少毅 曾翔 佘凯理 曹炎 1、设计过程中出勤、学习态度等方面 0.2 2、课程设计质量与答辩 0.5 3、设计报告书写及图纸规范程度 0.3 总 成 绩 教研室审核意见： 教研室主任签字： 年 月 日 教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日 摘 要 本文主要阐述了三相三拍步进电动机结构和步进电机原理，以及对步进电机的调速和正反转的研究。采用PLC基本逻辑指令和常用指令的方法对步进电机调速很正反转控制。步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其速度与单位时间内输入的脉冲数(即脉冲频率)成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和方向。步进电机具有较好的控制性能，其启动、停止、反转及其它任何运行方式的改变都可在少数脉冲内完成，且可获得较高的控制精度，因而得到了广泛的应用。 关键词: PLC; 步进电机; 驱动器。  目 录控制要求 4 1方案论证与对比 4 1.1方案一 4 1.2方案二 4 1.3方案对比与选择 4 2 硬件电路设计 5 2.1 控制系统结构 5 2.2 硬件选型原则 5 2.3 PLC驱动步进电机 5 3 步进电机的选择 6 3.1步进电机的原理 6 3.2 步进电机的选择 7 3.3 步距角的选择 7 3.4 静力矩的选择 7 3.5 电流的选择 7 4 系统原理设计 8 4.1 基本原理分析 8 4.2 I/O端口编址 8 4.3 硬件接线图 9 4.4程序设计 9 5 系统调试与故障排除及预期效果分析 12 5.1初始化程序 12 5.2步进电动机正转 12 5.3步进电动机反转 12 5.4 减速调整 13 5.5 增速调整 13 6总结与致谢 14 参考文献 15 附录一：程序梯形图 16 步进电机的PLC控制 控制要求 ,步进电机PLC控制方案其系统结构如图2-2所示。系统硬件部分由控制面板、PLC控制器、驱动器、步进电机等组成。上位机是个人计算机,作为控制面板、人机交互界面和控制软件编制环境,通过与PLC的通信,实现操作监控功能;控制器PLC发出脉冲、方向信号,通过驱动器控制步进电机的运行状态。因为设计的步进电机控制系统中要求手动盘车功能,在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴,这时要利用驱动器的脱机信号功能,使电机脱机,进行手动操作或调节;手动完成后,再将脱机信号去除,以继续自动控制。 图1 控制系统机构 2.2 硬件选型原则 (1)步进电机:步进电机有步距角、静力矩、电流三大要素组成。根据负载的控制精度要求选择步距角大小,根据负载的大小确定静力矩,静力矩一经确定根据电机矩频特性曲线来判断电机的电流。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。 (2)驱动器:遵循先选电机后选驱动的原则,电机的相数、电流大小是驱动器选择的决定性因素;在选型中,还要根据PLC输出信号的极性来决定驱动器输入信号是共阳极或共阴极。为了改善电机的运行性能和提高控制精度,通常通过选择带细分功能的驱动器来实现,目前驱动器的细分等级有8倍、16倍、32倍、64倍等,最高可达256倍细分。 2.3 PLC驱动步进电机 对PLC提出两个特性要求。一是在此应用的PLC最好是具有实时刷新技术的PLC，使输出信号的频率可以达到数千赫兹或更高。其目的是使环形脉冲分配能有较高的分配速度，充分利用步进电机的速度响应能力，提高整个系统的快速性。二是PLC本身的输出端口应该采用大功率晶体管，以满足步进电机各相绕组数十伏脉冲电压、数安培脉冲电流的驱动要求。如下图2所示： 图2 PLC直接驱动电机 环形分配程序对步进电机各相绕组的通电顺序进行环形脉冲分配，从而控制接到步进电机三相