三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试

三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试§课题内容：用PLC控制三相六拍步进电机，其控制要求如下：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。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。§课题要求：根据题意，I/O编址，编制控制程序。并对梯形图程序加以说明。完成课程设计说明书。§有关概念：步进电动机是纯粹的数字控制电动机。它将脉冲信号转换成角位移，即给一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度，步进电动机有以下特点：步进电动机的动作响应快，易于启停，速度在相当长的时间内可以实现平滑调节。步进电动机只有通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源。步进电动机存在震荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的措施，而且步进电动机自身噪声和振动大，带惯性负载的能力较差。§步进电动机的结构：步进电动机根据作用原理和结构可以分为两大类：①电磁式步进电动机这种步进电动机是早期的步进电动机。它通常只有一个绕组，并且仅靠电磁作用还不能使用电动的转子做步进运行，必须加上相应的机械部件，才能实现步进的效果。这种步进电动机分为螺线管和棘轮型步进电动机。②定子和转子之间仅仅靠电磁作用就可实现步进作用的步进电动机这种电动机一般有多相绕组，在定子和转子之间没有机械联系。这种电机有良好的可靠性及快速性。工业应用上大量采用做伺服元件、指示元件及功率伺服拖动元件。有时也用作位置控制、速度控制元件。在单片机的应用系统中，都是使用第二类步进电动机。在第二类步进电动机中根据转子的结构形式，可以分成永磁式步进电动机或反应式步进电动机，在永磁式步进电动机中它的转子是用永磁钢制成的，也有通过滑环供电的直流励磁绕组绕制，无论如何，其转子是一个磁源。在反应式步进电动机中，其转子由软磁材料制成齿状。在这种步进电动机的转子中没有绕组。反应式步进电动机有力矩性能好、步进频率高、频率响应快、不通电时可自由转动、可双向转动、结构简单和寿命长等特点，过在单片机应用系统中大量使用它。在这里，以反应式步进电动机为例介绍步进电动机的结构。在反应式步进电动机中分定子和转子两大部分。在定子上有六大极，每个大极上绕有绕组。对称的大极绕组形成一个绕组，也即形成一相控制绕组。显然分别产生A、B、C三相绕组，正因为该三项的绕组的存在才使步进电动机产生启动转矩，每每个齿上分部着小齿，大小相同，间距相等。定子大级上的齿和转子上的齿是对应吻合的。在定子大级中，其中心线是齿的中心线，有些反应式步进电动机中是槽的中心线，齿距角9=球；其中%为转子齿数。反应式步进电动机的绕组通常由单极性脉冲供电，一般由基本脉冲和辅助脉冲串进行换向控制步进工作，有时也采用双极性脉冲供电。但在单片机应用的系统中，基本上都是用单极性脉冲供电的。需要指出的是：当转子齿和定子某个大极的齿对齐时，则转子的齿和其他有关大齿不会对齐，对于三相反应式步进电动机，如果A相大极的齿和转子齿对齐，那么B相和C相大极的齿必定和转子的齿对不齐。定子和转子的齿对齐时称为对齿；定子和转子的齿对不齐称为错齿。错齿是步进电动机能实现步进旋转的根本原因。§步进电动机的工作原理：以40齿电动机为例，当A相齿对齐后、B相齿相差/3齿距角，C相相差个齿距角，当A相通电磁场强迫转子向最大磁导率的方向运动，使转子对准A相，此时B相C相没有接通，不产生磁场。当A相断电，B相通电，磁场强迫转子向最小磁导率方向转动。使转子对准b相齿。此时转子就前进了13个齿距角该齿距角就为一个布距角，如此循环，转子不停的连续转动起来。§转速的调整原理：当A、B、C三相的通电切换频率增大时，转速就快。通电切换频率变小时，转速就变慢，从而实现快慢的速度控制。因此只需控制磁极的脉冲顺序、频率和个数就能控制步进电机的方向，快慢，转动的角度，即按A、B、C顺序正传；按A、C、B顺序反转。频率高转速快，频率低转速低。脉冲个数少时转动角度小，角度与脉冲成正比。§设计电气图及控制梯形图：1做出步进电动机三相六拍的电气原理图如下：设计六拍的工作方式，其通电顺序为：1正转通电顺序为：A-AB-B-BC-CTA-A2反转通电顺序为：A—CA-C—BC-B—AB-A.得:TA-AA相Y000=M1+m2+m6B相Y001=M2+M3+M4C相Y002=M4+M5+M62步进电动机PLC控制输入输出点分配表:输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号正向启动SB1X000A相输入端AY000反启动向SB2X001B相输入端BY001停止按钮SB3X002C相输入端CY002速度控制按钮SAX003机PLC控制接线图如下:4根据控制要求，设计步进电动机的PLC控制梯形图如下正向启动停止反向启动停止快速运行慢速运行时钟脉冲步进电机正转位移步进电机逆转位移A相绕组通电B相绕组通电步进电动机PLC控制梯形图5步进电动机PLC控制指令语句如表所示:C相绕组通电1ORSO2ANIX0013ANIX0024OUTSO6LDX0017OR818ANIxooo9ANIX00210OUTSI12LDX00313MOVK2DO18LDIX00319MOVK25DO24LDIT20125OUTT200DO28LDT2001147ANIM648ANDSO49ORB50OUTMO51LDMIO52MPS53ANDSO54SFTRMOM6KBKI63MPP64ANDSI65SFTLMOMlK6KI74LDMl75ORM276ORM677OUTY00078LDM279ORM380ORM481OUTY00182LDM4?程序设计说明：M584ORM68①第0逻辑行为步进电动机正转启动控制程序，第6逻辑行为步进电动机反转启动控制程序。NOPNOP第12、18逻辑行为步进电动机速度控制程序。当SA断开时，步进电动机以慢速运行。反之以快速运行。第24、28逻辑行为步进电动机速度控制时间控制脉冲程序，分别将K2、K25传入寄存器D0中。第34到51逻辑行为步进电动机分配移位程序，其作用是分配步进电动机各相的脉冲，以控制步进电动机按三相六拍的规律运行。第74到82逻辑行为驱动控制程序。§心得体会：在现代科学技术的众多领域中，PLC控制技术起着越来越重要的作用。它利用外部的设备或装置以及各种集成的芯片使机器，设备或生产过程的实现某个工作状态。整个设计过程让我对plc的了解更加深了一层，使我知道了在当今的信息技术如此发达的世界中，我们必须运用多种渠道，去学习研究。并要很好的运用计算机和一些软件，只有这样，我们才能