三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试.docx
《三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试
西门子PLC课程设计
题目：
三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试
*******
班级：
自动化081
学号：
38
报告格式
（20分）
设计说明
（20分）
设计图纸
（20分）
科技文献分析
（20分）
其它
（10分）
平时
{10分}
总评
（100分）
第1章绪论
1.1课题介绍及研究意义…………………………………………………3
1.2现行研究存在的问题及解决办法……………………………………4
1.3本论文的目的及工作内容……………………………………………4
第2章系统方案设计（论证）
2.1方案原理分析…………………………………………………………5
2.1.1功能要求…………………………………………………………5
2.1.2性能要求…………………………………………………………5
2.2可行性研究………………………………………………………………5
2.2.1要解决的问题的可行性分析及复杂性分析……………………5
第3章控制系统设计
3.1详述控制系统的实现方法……………………………………………6
3.2步进电机的I/0分配…………………………………………………10
第4章心得体会…………………………………………………………11
参考文献……………………………………………………………………11
第1章绪论
1.1课题介绍及研究意义
三相六拍步进电动机是一典型单定子、径向分组、反应式伺服电机。
它与普通电机一样，分为定子和转子两部分，其中定子又分为定子铁芯和定子绕组。
定子铁芯由电工钢片叠压而成。
定子绕组绕制在定子铁芯上，六个均匀分布齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串连在一起，构成一相控制绕组。
三相步进电机可构成三相控制绕组，若任一相绕组通电，便形成一组定子磁极。
在定子的每个磁极上，即定子铁芯上的每个齿上开了五个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9º，转子上没有绕组，只有均匀分布的40个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9º，与磁极上的小齿一致。
此外，三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开1/3齿距。
当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮1/3齿距角，C相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮2/3齿距角。
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。
三相六拍比三相二拍的矩角特性好一倍，因此在很多情况下，三相步进电机采用三相六拍运行方式。
图1.1单定子径向分相反应式伺服步进电机结构原理图
1.2现行研究存在的问题及解决办法
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。
1.3本论文的目的及工作内容
用PLC控制三相六拍步进电机实现如下操作，其控制要求如下：
1．三相步进电动机有三个绕组：
A、B、C，
正转通电顺序为：
A→AB→B→BC→C→CA→A
反转通电顺序为：
A→CA→C→BC→B→AB→A
2．要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
3．具有两种转速：
1号开关合上，则转过一个步距角需0.5秒。
2号开关合上，则转过一个步距角需0.05秒。
4.按题意要求，画出PLC端子接线图、控制梯形图。
5.完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试
第2章系统方案设计（论证）
2.1方案原理分析
2.1.1功能要求
对三相六拍步进电机的控制，主要分为两个方面：
三相绕组的接通与断开顺序控制。
即：
正转顺序：
A-AB-B-BC-C-CA-A：
反转顺序：
A-AC-C-CB-B-BA-A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：
（1）可正转起动或反转起动；
（2）运行过程中，正反转可随时不停机切换；
（3）步进两种速度可分为高速（0.05S），低速（0.5S）两档，并可随时手控变速；
（4）停止时，应对移位寄存器清零，使每次起动均从A相开始。
2.1.2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。
2.2可行性研究
2.2.1要解决的问题的可行性分析及复杂性分析
其中，原低速开关I1.0变为步进基速赋值开关（Network1）;原中速开关I1.1变为减速开关，每次I1.1从“0”-“1”，步进速度减慢0.01S（Network2）；原高速开关I1.2变为加速开关，每次I1.2从“0”-“1”，经减法指令使转过每步距角所需时间减少0.01S（Network3），每次加速或减速的幅度可按需要任意修改设定。
而如果用其他方法编程，比如以定时器，比较指令等编程，则每一次变化速度，所有的定时器和比时段都需做出相应的调整，为程序修改带来不便。
第3章控制系统设计
3.1详述控制系统的实现方法
控制程序图及软件模块
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，如图1所示。
以工作框图为基本依据，结合考虑控制的具体要求，首先可将梯形图程序分为4哥模块进行编程，即模块1：
步进速度选择；模块2：
起动、停止和清零；模块3：
移位控制功能模块；模块4：
A、B、C三相绕组对象控制。
然后，将各模块进行连接，最后经过调试，完善，实现控制要求
控制步进电机的个输入开关及控制A、B、C三相绕组工作的输出端在PLC中的I/O编址如表1所示
表1输入输出编址
输入端
输出端
I0.0
步进电机正转起动按钮
Q0.0
控制A相绕组
I0.1
步进电机反转起动按钮
Q0.1
控制B相绕组
I0.2
停止和清零按钮
Q0.2
控制C相绕组
I1.0
低速开关
（1）
I1.1
高速开关
（2）
采用移位指令进行步进控制。
首先指定移位寄存器MBO，按照三相六拍的步进顺序，移位寄存器的初值见表2。
表2移位寄存器初值1
M0.5M0.4M0.3M0.2M0.1M0.0
100000
每右移1位，电机前进一个布局角（一拍），完成六拍后重新赋初值
其中M0.6和M0.7始终为“0”。
据此，可作出移位寄存器输出状态及步进电机正反转绕组的状态真值表，如表所示。
从而得出三相绕组的控制逻辑关系式：
正转时
A相Q0.0=M0.5+M0.4+M0.0
B相Q0.1=M0.4+M0.3+M0.2
C相Q0.2=M0.2+M0.1+M0.0
反转时
A相Q0.0=M0.5+M0.4+M0.0
B相Q0.1=M0.2+M0.1+M0.0
C相Q0.2=M0.4+M0.3+M0.2
移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表
移位寄存器MBO正转反转
M0.5
M0.4
M0.3
M0.2
M0.1
M0.0
A
B
C
A
B
C
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
三相六拍步进电机控制语句表
3.2步进电机的I／O分配
图3.1硬件连接线路图
图3.2三相电动机控制电路
第四章心得体会
PLC课程设计已经完成，但是学习没有结束，在这次课程设计里面，不仅仅是设计一样东西，更多的是学习一种态度，对生活，对学习，不能只单单考虑一件事，一个方面，而是要更多的方面来思考，尽可能完善它，充实它，让它体现出一种人性化出来，让你学会一种态度，首先明确要做的是什么，然后开始思考设计思路，设计方法，然后一步一步把它实践出来，然后再看哪里不够完善，仔细修正，才能做出好的东西出来。
通过这次实践的机会，我能够初步掌握一些设计的基本思路，对PLC这么课程有了一定的认识，不能仅仅看做成一门设计编程的课本，他更多的是一种指示的意思，然你学会综合分析的思路，让你能够成站起来的一门课程，每门课程开出来总有一定的道理，它既然放在大三下学期，就是让你对未来有一定的认识，不能只是一个单一的设计人员，更多的是要综合考虑一件事物，这样才能更好的融入进去。
感谢老师提供了这次课设的机会，我们能够更好的系统的学习一门课程，能够更好的理解本专业的相关知识，也能更好的面对后面的学习与生活。
参考文献：
[1]肖清，王忠锋电气与PLC控制技术实验指导书江西理工大学应用科学学院
[2]张万忠，刘明芹电气控制与PLC化学工业出版社
[3]宋君烈可编程控制器实验教程东北大学出版社
[4]李俊秀可编程控制器应用技术化学工业出版社
[5]张万忠可编程控制器入门与应用实例中国电力出版社
[6]易传禄,韩希光编著可编程序控制器应用指南上海科学普及出版社
升级会员 