五相十拍步进电动机控制剖析

1、探2011 级PLC课程设计探PLC课程设计报告书课题名称五相十拍步进电动机控制姓名学号院、系、部电气工程系专业电气工程及其自动化指导教师杨新霞2014年1月6日步进电动机(stepping motor)把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特 电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步， 故又称脉冲电动机。本课程设计主要用于步进电动机的控制， 矩角特性是步进电动机 运行时一个很重要的参数。矩角特性好，步进电动机的启动转矩就越大，运行不易失 步。通过增加步进电动机的拍数来改善矩角特性。本设计通过PLC编程来实现各类功能。通过开关X5的关断闭合来实现电动机的

2、正传和反转，按钮XI、X2、X3则分别控制电动机处于低速、中速、高速的运行状 态。在设计结束后通过三菱 PLC编程仿真软件测试正确性，实现步进电动机的控制 运转，减少步进电动机的运行错误。目录第 1 章 设计目的 1第 2 章设计要求 1第3章PLC选型、I/O分配表和接线图 23.1 PLC 选型 23.2 I/O 分配表 23.3 I/O 接线图 3第4章PLC程序设计 34.1 梯形图设计 34.2 指令语句表 8第 5章设计总结 13参考文献 14第1章设计目的目前，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，

3、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，本课程设计用 PLC实现对步进电动机的控制。第2章设计要求五相步进电动机有五个绕组： A、B、C、D、E正转顺序：ABC BC 一 BCD 一 CD 一 CDE DE DEA EA EAB 一 AB反转顺序：ABC BC 一 BCD 一 CD CDE DE DEA EA EAB AB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 0.5S）。3号开关控制其中速运行（转过一个步距角需 0.1S）。4号开关控制其高速运行（转过一个步距角需 0.03S）。5号开关控

4、制其转向（ON为正转，OFF为反转）。ABCDE1111 1 11111 1 111 111 |_|1111 1 1（a）步进电动机五相十拍正转时序图（b）步进电动机五相十拍反转时序图图2-1控制步进电动机五相十拍的时序图第3章 PLC选型、I/O分配表和接线图3.1 PLC选型三菱公司近年来推出的 FX系列PLC有FXO、FX2、FXOS、FXON、FX2C、FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC等系列型号。FX系列PLC的特点有先进美观的外部结构， 提供多种系列机型供用户选用，灵活多变的系统配置。其中FX2N是三菱公司推出的高性能小型可编程控制器,FX系列PLC中应用最 广泛的产品，FX

5、2N的功能最强，可用于要求较高的系统。FX2N的速度最快最高，用户存储器容量可扩展到16K步。I/O点最大可拓展到256点，具有27条基本指令，行速度超过了很多大型的PLC有很多的特殊的功能模 块和多种串行通信模块或功能拓展版。FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32位加/减计数器、8000多 点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。有多种特殊功能模块，如模 拟量输入/输出、高速计数模块、脉冲输出模块、位置控制模块。有多种 RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板。在此次设计中使用FX2

6、N系列。本设计使用5个输入、5个输出，I/O总点数为 10。单元类型为基本单元M。输出形式为继电器输出R。综上所述选用 FX2N-14MR-001。3.2 I/O分配表输入输出X1 启/停开关Y0 A绕组X2 0.5s低速运行按钮Y1 B绕组X3 0.1s中速运行按钮Y2 C绕组X4 0.03s 高速运行按钮Y3 D绕组X5 控制转向开关Y4 E绕组lxKil2- fl K3 4 I n A AK K5IKY0Y1Y2Y3PL0 12 3 4 5 o X X X X X X c图3-1 I/O 接线图第4章PLC程序设计3.3 I/O接线图rP_SB3CP SB4丿QS4.1 梯形图设计MlM

7、OT10K57 IJ4丁TOK57ITl丁1K57I理丁2K57I比Td1K57I即丁4K57I越T6K5彳|怖T6K57I77K5K5K5KIKIKIKIKIKIKIKI)NO僭T4Ml折T5T9T25HHT2064M2 T21OHIT200HIT20IHIT202T205T208T209T201200)(005T29F209J4r3T8 T28T208X005/T200K3(T201K3(T2D2K3(T203K3T2D4K3(T206K3(T206K3T207K3(T208K3ZT209K3ZT210YOOO)T2T22T202井X005(Y001TT卄T27T卜T2D7T卜T9T23T

8、209井T1 T5 T251205KX005IIT21T201T4T24T204005M0(Y002MlM2MO T4T24T204E005HZIHMlM2T1 T6 T261206S005251 H一折一折一丼(Y003275T21T201MO T2 T22T202MlHHM2HHT7 T9 T29T209T274T2074K006T3 T8 T28T208K006HMHT234T203HHMO TO T20T200K006IkMl4M24T5 T9 T29T209T254 T205Y004更MI)4.2指令语句表0ym21onNO2ADX0013OUTMO4LDI1115AEM26OS7A

9、1OHCi8AHT109IjirrTOK512MJJi13Amro14OlfTT1E5ITHKD18AM)T119OUTT2E522Iffil23AM)T224OUTT3E27m28MIDT329OUTT4K32m33ABT434OUTT5K53738T539OUTT&K542m43ABBT644OUTT7K54T48AMT749OlaT8K552m53T&54OUTT9K557M?P58ABDT959IMT1UK5讯U100363OKn&4ABD1001&5OUTIM66IK6TffiH268NFS69ABIM70ASIT3071OUTT2DKIT4WT5T6T950518485開89909

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11、oirrT202K3MM146IflFIlAllTZT147MillT20207TT23Kl148oirrT203K3W151HRBAMT28152AMT203153OUT1204K3192ID15156193OK12515?AMIT204194OR1205158OBTT205K3195观19161W196ABI129162AMT205197ffl：209163甌1206K3198咼166199航16TAMT206200T3188QMT20TK3201OR123171m202ORT203172AM1207203A1HT8173OUTT20ijK3204MIT28176W205WIT208177

12、T20EI206IJV178T2O9K3207AM：005181208UM!182T209209OUTVUOLI183onT210K3210UMO1S6ano211OR1STOKMl212OKM2188URN2213AMT2189AiUTO214fflT22190AMT20215Ml?202191AHT200216口T721721821922022122222322422522622722622923023123223323423523623T236239240241DK127242ORHlORT20724$ORM2AHIT9244AKIT4AHI129245AH124AMTT20924&mT

13、204ORB247INVMHX005248加mID11249ORBORT21250OVTM2OKT20125111T1AHI1625ZOKT21ASTT26253ORT201AHIT206254AKIT6IBV255册T26AfflKOOS256Jffll1206ORB257AHmOUTmi258IIINOU)no259OKMlORMl260ORM2ORN2261AHIT2ADI14262AHIT22AMTT24263ANI1202AHIT204264HiT7AHIKOOS265ORT27HiNO266ORT207267ANIT9268ANI129269ANIT209Z700R271IHV27

14、2X005273ORS274OUTY003275LD1327SORT23277OR1203278AHTT8279ANIT28260ABIT206281ANIXD05262LDHO283ORMl284ORM2285AHITO286ANIT20287AHI1200288LDT5289ORT2520ORT205291ANIT9232AMT29293AHIT209294ORB295INV296ABX005297ORB298OUTY004299END300第 5 章 设计总结此次设计从整体来说能够达到实际需要的的要求， 但在实际应用中还存在着 一些不足， 例如电动机的过载保护、 短路保护等一系列安全问题， 还有输入输出 的保护问题也是有待加强的，以使系统达到安全可靠的工作。在设计阶段刚开始的时候，对于输入的选择就发现了问题，经过再三比较 将有的输入选为开关， 有的选为按钮。设计时多次