五相单双十拍步进电动机设计说明书.doc

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： 指导教师： 王宗才 2012年 12 月 10 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: S7-200 PLC；梯形图；五相十拍步进电动机 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 2 第2章 PLC控制系统设计 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 2.4 绘制控制流程图 5 2.5 梯形图程序设计 6 2.5.1 步进控制设计 6 2.5.2梯形图 7 2.6程序指令表 12 2.6.1主电路图………………………………………………………………………………….15 2.6.2控制电路图……………………………………………………………………………….16 2.6.3元件清单………………………………………………………………………………….16 2.6.4元件布置图……………………………………………………………………………….17 设计总结 17 谢 辞 18 参考文献 19 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