五相十拍步进电动机控制课程的设计.doc

西门子PLC毕业设计 题目：五相十拍步进电动机控制设计 姓名： 班级： 机电09-1班 学号： 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、五相十拍步进电机、梯形图、指令表第一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。 下面介绍一种基于PLC的步进电机PTO控制的方法。 五相步进电动机控制要求： 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→DEA→EA→EAB→AB 反转顺序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB 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 0.03 秒)。5 号开关控制其转向 ( ON 为正转，OFF 为反转 )。 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： 可正转或反转； 运行过程中，正反转可随时不停机切换； 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； 2.3.2性能要求 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。 第三章 PLC控制系统设计 3．1输入输出编址 控制步进电机的个输入开关及控制A、B、C、D、E五相绕组工作的输出端在PLC中的I/O编址如表1所示。 表1 I/O地址分配表 输入点 输出点 元件名称 符号 地址编码 元件名称 符号 地址编码 启/停开关 SB1 I0.0 A绕组 A Q0.0 0.5s低速运行开关 SB2 I0.1 B绕组 B Q0.1 0.1s中速运行开关 SB3 I0.2 C绕组 C Q0.2 0.03s高速运行开关 SB4 I0.3 D绕组 D Q0.3 控制转向开关 QS I0.4 E绕组 E Q0.4 3.2选择PLC类型 根据上图的I/O分配表通过查阅手册选择S7-200 CPU222基本单元（8入/6出）1台 3.3 PLC外部接线图 PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定。步进电动机采用五相十拍控制外部接线图如图3—1所示。 图3—1步进电动机采用五相十拍控制外部接线图 3.4 控制流程图 由于上述具体控制要求，可作出步进电机在运行时的程序框图，如