五相单双十拍步进电动机控制程序的设计与调试-河南工业大学

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1、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：20094805专业班级：机制F09指导教师：2012年12月13日24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

2、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24目录第1章引言11.1五相步进电动机的控制要求11.2程序设计的基本思路1第2章PLC控制系统硬件设计32.1PLC类型选择32.2I/O点的分配与编号32.3PLC外部接

3、线图4第3章PLC控制系统软件设计53.1绘制控制流程图53.2梯形图程序设计63.2.1步进控制设计63.2.2梯形图83.3程序指令表133.4程序调试16结论21设计总结22谢辞23参考文献2424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

4、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←A2．用五个开关控制其工作：1号开关控制其运行(启/

5、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

6、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24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、简单，即要求程序有较好的柔性。以SIMATIC移位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。24第2章PLC控

7、制系统硬件设计2.1PLC类型选择PLC脉冲控制步进电机技术应用于中、小功率牵引设备中，具有控制简单、稳定、成本低等特点。如果在系统中加上保护电路及防干扰措施，还可提高系统的稳定性。S7-200系列PLC是西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到了大中型PLC的水平，而价格却和小型PLC接近。特别是S7-200CPU系列PLC，它具有多种功能模块和人机界面（HMI）可供选择，便于系统的集成，并很容易地组成PLC网络；此外，它还具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得S7-200系列PLC在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能

8、的控制任务。控制步进电机的共有5个输入开关，分别是启/停开关QS1，0.5s低速运行开关QS2，0.1s中速运行开关QS3，0.02s高