课程设计五相十拍步进电动机控制.docx
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课程设计五相十拍步进电动机控制
课程设计---五相十拍步进电动机控制
《PLC原理及应用》
课程设计报告
题目：
五相十拍步进电动机控制
专业10级电气工程及其自动化
班级10电气工程二班
学号2010401020217
姓名凡伟
指导教师刘冬梅
提交日期2012年12月28号
第一部分五相十拍步进电动机设计任务和要求
1.1PLC系统设计内容与步骤………………………………………………………1
1.2系统控制要求…………………………………………………………………3
第二部分设计方案
2.1总体设计方案说明………………………………………………………………4
2.2PLC控制系统组成方框图………………………………………………………4
第三部分系统硬件设计
3.1PLC的选型及硬件配置…………………………………………………………5
3.2输入输出地址分配…………………………………………………………5
3.3主电路设计………………………………………………………………………6
3.4PLC的控制电路………………………………………………………………6
第四部分PLC控制软件设计与调试
4.1系统程序设计……………………………………………………………………7
4.2调试结果与分析………………………………………………………………13
第五部分 课程设计总结…………………………………………………………………13
第六部分参考文献………………………………………………………………………13
一设计任务和要求
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、主电路图、梯形图、元件清单以及语句表。
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。
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）。
课题要求：
1、I\O端口编址：
输入
输出
X000
对应SB1启/停按钮
Y001
对应A绕组KM1
X002
对应SB2低速
Y002
对应B绕组KM2
X003
对应SB3中速
Y003
对应C绕组KM3
X004
对应SB4高速
Y004
对应D绕组KM4
X005
对应SB5换向
Y005
对应E绕组KM5
注：
当SB5启动后，对应的输出由Y5到Y1，不需要再另行添加输出端。
2、PLC型号：
本PLC为8输入，8输出型。
实际连接输入数5个，输出数5个。
该PLC选取三菱FX系列，格式为FX1N
2、设计方案说明：
对五相六拍步进电机的控制，主要分为两个方面：
五相绕组的接通与断开顺序控制。
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
通过两个输出线圈来控制正反转，通过五个输出线圈来控制电机绕组的通与断，通过一个输出来控制控制停止（实际只需要五个输出线圈来进行控制一个线圈控制正反转。
ON为正正传，OFF为反转。
一个线圈控制电路通断，三个线圈控制绕组的通断）当通断开关与正反转控制开关置为ON时，电动机开始正转；将当断开通断开置于OFF时，电动机反转；当通断开关断开时，电动机饶组立即断开，电动机停止工作。
电路选取24电源。
三、系统硬件设计：
1、PLC选型及硬件配置：
硬件名称
数量
可编程控制试验台、
1
五相步进电动机自动控制演示装置
1
编译计算机
1
连接导线若干
1
传送电缆
1
24V电源
1
2、PLC外部接口图：
4、PLC控制软件设计与调试
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3—2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个模块进行编程，即模块1：
步进速度选择；模块2：
起动、停止；模块3：
正转、反转；模块4：
移位控制功能模块；模块:
5：
A、B、C、D、E五相绕组对象控制。
然后，将各模块进行连接，最后经过调试、完善、实现控制要求。
1、控制流程图：
N
Y
2、梯形图：
3、程序：
程序设计调试过程中出现的问题与解决办法：
程序设计采用辅助继电器编写，通过T0、T1、T2三个计时器进行计时（程序就不解说了），设计之初，总会出现信号无法传送下一指令及三个控制开关无法随意切换的问题，我将三个控制开关并在一起，同时对T0、T1、T2的接入方式进行了改变，最终解决了问题，总的说来，设计过程比较顺利。
五、课程设计与总结：
于星期四下午终于完成了程序的设计与调试，终于松了一口气。
回顾整个课程设计过程，相对来说还是比较顺利，没经过太多难题。
但是也遇到了不少细节问题，比如程序设计好后通断开关无法实现复位功能，灯泡出现延时现象等，虽然这些问题最后都得到解决，但还是令我纠结不已，几节课程设计下来，我觉得我的PLC又有了很大的进步，至少我不会对着设计题目一筹莫展或者发憷，整个程序的设计与调试很考验一个人的知识的全面性以及大局观，没有扎实的基本功，一切无从谈起，我深深认识到自己的知识掌握的浅薄及不牢固，理论设计如此，实际设计制造就更不用说了，万丈高楼平地起，我还在继续努力。
在此，我要感谢我的知道老师刘冬梅以及在程序设计过程中帮助我的同学们，当然还有我的搭档周同学。
6、参考文献：
可编程序控制器原理及其应用（郁汉琪、郭健主编）
2012年12月27号
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