【正文】 設(shè)計(jì)中， 利用軟硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)的自動(dòng)控制和精確控制。在導(dǎo)師的指導(dǎo)和幫助下，我順利地完成了這 次設(shè)計(jì)任務(wù)，在此向張老師 致以最誠(chéng)摯的感謝！雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了，但是，由于自己所學(xué)的知識(shí) 有限，在很多方面還不夠全面，我希望在以后的工作和專業(yè)發(fā)展中， 導(dǎo)師能繼續(xù)給以指導(dǎo)和幫助下學(xué)到更多有關(guān)的知識(shí)。硬件電路用 三菱 PLC、放大電路和相關(guān)集成電路設(shè)計(jì) 而成。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使用說明 本驅(qū)動(dòng)器為 M415B 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，適合驅(qū)動(dòng)中小型的任何 相電流以下的兩相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。對(duì) PLC 提出兩個(gè)特性要求。 圖 42 45BF 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 實(shí)物圖 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 43 45BF 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 尺寸 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電路 下圖為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。接地系統(tǒng)混亂對(duì) PLC 系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均 ， 不同接地點(diǎn)間存在地電位差 ， 引起地環(huán)路電流 ， 影響系統(tǒng)正常工作。一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾 ，引起電網(wǎng)電壓畸變 ， 影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量 ； 二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾 ， 影響周邊設(shè)備的正常工作。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化 ， 刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備啟停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等 ， 都通過輸電線路傳到電源原邊。對(duì)于空氣中有較多 粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境 ， 可將 PLC 安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。 8） 在線程序編輯 ： 在線改變程序不會(huì)損失工作時(shí)間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。 4） 其它功能 ： 內(nèi)置式 24V 直流電源 24V、 400mA 直流電源可用于外圍設(shè)備，如傳感器或其它元件。闡述了步進(jìn)電機(jī)的控制原理，以及 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的方法。 圖 36 硬硬結(jié)構(gòu)控制 圖 37 軟軟結(jié)構(gòu)控制 圖 38 軟硬結(jié)構(gòu)控制 三菱 PLC 控制步進(jìn)電機(jī) 由以上步進(jìn)電機(jī)的工作原理以及工作方式我們可以看出： 控制步進(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。 2． 軟 —— 軟結(jié)構(gòu) 如圖 所示，這種步進(jìn)電機(jī)的控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由軟件程序脈沖生成器、軟件程序脈沖分配器、驅(qū)動(dòng)器組成，而軟件脈沖 生成器和脈沖分配器都有微處理器或微控制器通過編程實(shí)現(xiàn)。在經(jīng)歷了一個(gè)大的發(fā)展階段后，日前其發(fā)展趨向平緩。工作方式是單三拍時(shí)通 電時(shí)間最短，雙三拍時(shí)允許放電時(shí)間最短，六拍時(shí)通電時(shí)間和放電時(shí)間最長(zhǎng)。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三相三拍工作方式，其各相通電順序?yàn)?ABCD， 通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制 A、B、 C、 D 相的通斷。 有以上步進(jìn)電機(jī)的工作原理以及工作方式我們可以看出： 控制步進(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。而就這兩種電動(dòng)機(jī)而言，五相電動(dòng)機(jī)的 驅(qū)動(dòng)電路比三相電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，因此三相電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的 性能價(jià)格比要比五相電動(dòng)機(jī)更好一些 [8]。 2） 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存 儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 產(chǎn)生和發(fā)展過程現(xiàn)代社會(huì)要求生產(chǎn)廠家對(duì)市場(chǎng)的需求做出迅速的反應(yīng) ， 生產(chǎn)出小批量、多品種、多 規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。 步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的主要應(yīng)用 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一 ， 廣泛應(yīng)用 在各種家電產(chǎn)品中，例如打印機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、玩具、雨刷 、機(jī)械手臂和錄像機(jī)等。而方向由導(dǎo)電順序決定。 0? 、 1/3? 、 2/3?（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以 ? 表示），即 A 與齒 1 相對(duì)齊， B 與齒 2 向右錯(cuò)開 1/3? ， C 與齒 3 向右錯(cuò) 開 2/3? ， A39。 3） 步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨 轉(zhuǎn)速的升高而下降。 保持轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。/176。定子的每對(duì)極上都繞有一對(duì)繞組，構(gòu)成一相繞組，共三相稱為 A、 B、C 相。因此 ， 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的上述特點(diǎn) ， 使得由它和驅(qū)動(dòng)控制器組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng) ， 既具有較高 的控制精度 ， 良好的控制性能 ， 又能穩(wěn)定可靠地工作。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 步進(jìn)電機(jī)及 PLC 簡(jiǎn)介 步 進(jìn)電機(jī) 簡(jiǎn)介 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移或者線位移的數(shù)模轉(zhuǎn)換元件。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 任務(wù) 步進(jìn)電機(jī)具有較好的控制性能，其啟動(dòng)、停車、反轉(zhuǎn)及其它任何運(yùn)行方式的改變都可在少數(shù)脈沖內(nèi)完成，且可獲得較高的控制精度，因而得到了廣泛的應(yīng)用。而就這兩種電動(dòng)機(jī)而言，五相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路比三相電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，因此三相電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的性能價(jià)格比要比五相電動(dòng)機(jī)更好一些。因此，當(dāng)前最有發(fā)展前景的當(dāng)屬混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，而混合式電動(dòng)機(jī)又向以下四個(gè)方向發(fā)展： 發(fā)展趨勢(shì)一， 隨著電動(dòng)機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域 的拓寬以及各類整機(jī)的不斷小型化，要求與之配套的電動(dòng)機(jī)也必須越來越小，在 5 42 機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)用了多年后，現(xiàn)在其機(jī)座號(hào)向 3 3 25 方向向下延伸。該公司阪正 文博士研制了三種不同的永磁式三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，即 HB 型（混合式）、 RM 性（定子和混合式湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 相似，轉(zhuǎn)子則同永磁式環(huán)形磁鐵相似）和爪極 PM 型。最典型的產(chǎn)品是二相 8 極 50 齒的電動(dòng)機(jī)，步距角 176。可是在人類社會(huì)進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代的今天，傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的功能已不能滿足工廠自動(dòng)化和辦公自動(dòng)化等各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求。 驅(qū)動(dòng)器 。 步進(jìn)電機(jī) 。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) II 目 錄 第 1 章 緒 論 ................................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)背景 ............................................................................................................... 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù) ..................................................................................................... 3 本章小結(jié) ............................................................................................................... 3 第 2 章 步進(jìn)電機(jī)及 PLC 簡(jiǎn)介 ....................................................................................... 4 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介 ........................................................................................................ 4 PLC 的發(fā)展概述 ...................................................................................................... 8 PLC 技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用 .......................................................................... 8 本章小結(jié) ..............................................................................................................10 第 3 章 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)工作方式的選擇 .............................................................. 11 常見的步進(jìn)電機(jī)的工作方式 .................................................................................. 11 步進(jìn)電機(jī)控制原理 ................................................................................................12 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)的方法 .......................................................................................12 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)思路 ................................................................................13 本章小結(jié) ..............................................................................................................15 第 4 章 FX2N 控制步進(jìn)電 機(jī)硬件設(shè)計(jì) ........................................................................ 16 三菱 FX2nPLC 的介紹 ..............................................................................