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机电工程学院
课程设计说明书
设计题目:五相单双十拍步进电动机控制程序的设计与调试
学生姓名:
学 号:
专业班级: 机制F09
指导教师:
2012年 12 月 13 日
内容摘要
步进电机是一种控制精度极高的电机, 在工业上有着广泛的应用。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。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。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。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。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、梯形图以及语句表。本文设计过程中使用了移位指令,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;五相十拍步进电机
目 录
第1章 引言 1
1.1 五相步进电动机的控制要求 1
1.2 程序设计的基本思路 1
第2章 PLC控制系统硬件设计 3
2.1 PLC类型选择 3
2.2 I/O点的分配与编号 3
2.3 PLC外部接线图 4
第3章 PLC控制系统软件设计 5
3.1 绘制控制流程图 5
3.2 梯形图程序设计 6
3.2.1 步进控制设计 6
3.2.2梯形图 8
3.3程序指令表 13
3.4程序调试 16
结论 21
设计总结 22
谢 辞 23
参考文献 24
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。
1.1 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: A→AB→B→BC→C→CD→D→DE→E→EA;反转顺序: EA←E←DE←D←DC←C←BC←B←BA←A
2.用五个开关控制其工作:
1号开关控制其运行 ( 启 / 停 )。
2号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.5 秒)。
3号开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 秒)。
4号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.02 秒)。
5号开关控制其转向 ( ON 为正转,OFF 为反转 )。
3.操作方面要求:
(1)可正转或反转;
(2)运行过程中,正反转可随时不停机切换;
(3)步进三种速度可分为高速(0.02S),中速(0.1S),低速(0.5S)三档,并可随时手控变速;
4.性能方面要求:
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。
1.2 程序设计的基本思路
在进行程序设计时,首先应明确对象的具体控制要求。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、
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