基于plcs-的步进电机开环设计

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1、目录目录11.引言21.1设计目的21.2设计过程21.2.1步进电机简介21.2.2步进电机的驱动电路21.2.3两相步进电机的通电方式41.3设计内容52.电路设计63.PLC硬件组态64.PLC编程元件地址分配表64.1线性化编程符号表64.2结构化编程符号表74.3结构化编程FC的变量声明表75.控制程序85.1线性化编程85.2结构化编程215.2.1OB1控制程序215.2.2FC1控制程序255.2.3FC2控制程序276.程序调试说明307.心得体会308.参考文献31341.引言可编程控制器是电气控制技术中的关

2、键技术。《可编程控制器》为“自动化和电气工程及其自动化”专业的一门重要专业课。通过本课程的学习，使学生掌握工厂电气控制设备技术和可编程控制器的使用、分析和设计自动生产过程中的控制电路，掌握其使用方法。PLC课程设计的主要目的，是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行PLC控制系统的原理设计、硬件配置及软件编程设计。通过不断地调试和完善程序来满足生产工艺的要求。本课程设计提供了设计的备选课题。通过课程设计，使学生进一步熟悉

3、PLC控制系统的应用，并培养学生决实际问题的能力，掌握系统设计的思路及方法。1.1设计目的⑴了解步进电机的工作原理及步进电机的开环控制原理。⑵综合应用所学PLC知识设计基于PLC的步进电机开环控制系统；⑶通过自行编程调试掌握PLC控制系统的设计方法。1.2设计过程1.2.1步进电机原理简介步进电动机是一种将数字式电脉冲信号转换成机械角位移的机电元件，每一个脉冲信号可以使步进电机前进一步，转过的角度与控制脉冲的个数呈严格的正比关系。其运行速度与控制脉冲频率呈严格的正比关系，正是这个特点，使其可以和现代数字控制技术相结合，成为比较理

4、想的执行元件。步进电机主要应用于开环位置控制系统中。目前步进电机在数控机床、计算机外围设备、钟表、包装机械、食品机械中得到广泛的应用。步进电机由定子和转子两部分组成。以二相步进电机为例，定子上有两组相对的磁极，每对磁极缠有同一绕组，形成一相。定子和转子上分布着大小、间距相同的多个小齿。当步进电机某一相通电形成磁场后，在电磁力的作用下，转子被强行推动到最大磁导率（或最小磁阻）的位置。步进电机接收到一个脉冲信号，就驱动步进电机转过一个步距角θ，对于一个m相n拍的步进电机来说，每走完n拍，转子就转过一个齿距角φ，所以齿距角φ与步距角θ

5、的关系为：从控制原理上，步进电机可以分为反应式、永磁式和混合式步进电机三大类；按照控制绕组的相数可以分为两相、三相、四相……。本课程设计中用到的步进电机为两相步进电机。该步进电机转子共有50个齿，所以齿距角为7.2°。电机每相电流为0.2A，相电压为5V。1.2.2步进电机的驱动电路本设计中用到的步进电机的驱动电路图如图1所示：34图1步进电动机驱动电路34图中TL1～TL4对应的是面板上的插孔。图中标注的A及，B及分别表示步进电机的定子的两相绕组的四个端子。1.2.3两相步进电机的通电方式单四拍通电方式：每次只有一相绕组通电，

6、四拍构成一定循环。两相绕组按照A—B———A的次序轮流通电。每拍转子转动转子齿距。双四拍通电方式：每次有两相绕组同时通电，两相控制绕组按AB—B——A—AB的次序轮流通电。每拍转子转动的角度与单四拍相等都是转子齿距，但与单四拍的空间定位不重合。单、双八拍的通电方式：上两种通电方式的循环拍数等于4，称为满步通电方式。若通电方式等于8，称为半步通电方式，即按A—AB—B—B————A—A的次序通电。每拍转子转动转子齿距。在上述通电方式中，改变通电的循环方向即可改变步进电机的转动方向，改变通电的频率，即可改变步进电机的转速。本课程设计

7、采用的是双四拍的通电方式，实现对两项步进电机的正反停控制的，以及可以实现对步进电机转动角度的精确控制。1.2.4步进电机控制方式典型的步进电机控制系统如图2所示：图2典型的步进电机控制系统步进电动机是一种将数字脉冲信号转换成机械角位移或者线位移的数模转换元件。在经历了一个大的发展阶段后，日前其发展趋向平缓。然而，其基本原理是不变的，即：是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件，每当对其施加一个电脉冲时，其输出转过一个固定的角度。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其转速与单位时间内输入的脉冲数(即脉冲频率)成正比

8、，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的脉冲顺序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的顺序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和转向。步进电机的机理是基于最基本的电磁铁作用，可简单地定义为，根据输人的脉冲信号，每改变一次励磁状态就前进一定角度或长