【正文】 組所加的電源形式來看，與一般交流和直流電動機不同，既不是正弦波，也不是恒定直流，而是脈沖電壓、電流，所以有時也稱為脈沖電動機或電脈沖馬達。 按運動方式：旋轉(zhuǎn)運動、直線運動、平面運動和滾切運動 按工作原理：反應式（磁阻式）、永磁式、永磁感應子式（混合式）。還可以通過控制頻率很方便的改變步進電機的轉(zhuǎn)速和加速度，達到任意調(diào)速的目的，因此步進電機可以廣泛的應用于各種開環(huán)控制系統(tǒng)中 。轉(zhuǎn)子由環(huán)形磁鋼和兩段鐵芯組成，環(huán)形磁鋼在轉(zhuǎn)子中部，軸向充磁，兩段鐵芯分別裝在磁鋼的兩端，使得轉(zhuǎn)子軸向分為兩個磁極。 功率放大器 將電源功率轉(zhuǎn)換為電機輸出功率驅(qū)動負載運動。 /50=176。 ， 即稱步距角為 176。具體參數(shù)參照附錄。當步進電機各相繞組的通電順序按 ： A+—B+—A—B導通斷開時，步進電機正轉(zhuǎn)。硬件電路用西門子 PLC、 驅(qū)動器和步進電機 設(shè)計而成。在導師的指導和幫助下，我順利地完成了這次設(shè)計任務(wù)，在此向 武老師致以最誠摯的感謝！ 雖然畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)完成了，但是，由于自己所學的知識有限，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，導師能繼續(xù)給以指導和幫助。 表 04 輸入信號接口功能表 內(nèi)部資料 請勿外傳 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 的步進電機的控制 33 項 目 經(jīng) 理項 目 副 經(jīng) 理 項 目 總 工 質(zhì) 安 總 監(jiān)工程管理部物資管理部技術(shù)管理部檢測試驗室質(zhì)安管理部監(jiān) 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測 試 驗 室現(xiàn) 場 質(zhì) 檢 員 、 施 工 員施 工 班 組 9JWKf wvGt YM*Jgamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 的步進電機的控制 31 附錄 電氣性能 說明 單位 最小值 典型值 最大值 輸出電 流 A 2 輸入電源電壓 VDC 12 24 36 控制信號輸入電流 mA 7 10 16 步進脈沖頻率 KHz 100 脈沖低電平時間 μs 5 表 01 的電氣性能表 電流輸出設(shè)定 輸出峰值電流 （ A） SW1 SW2 SW3 ON ON ON OFF ON ON ON OFF ON OFF OFF ON ON ON OFF OFF ON OFF ON OFF OFF OFF OFF OFF 表 02 DMD402A 電流輸出設(shè)定表 細分設(shè)定 步數(shù) /圈 Micro SW5 SW6 SW7 SW8 200 1 ON ON ON ON 400 2 OFF ON ON ON 800 4 ON OFF ON ON 1600 8 OFF OFF ON ON 3200 16 ON ON OFF ON 6400 32 OFF ON OFF ON 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 的步進電機的控制 32 12800 64 ON OFF OFF ON 25600 128 OFF OFF OFF ON 表 03 DMD402A細分 設(shè)定表 輸入信號接口功能 符號標記 功能 詳細說明 PLS 步進脈沖信號 下降沿有效，每當脈沖由高變低時電機走一步。 通過設(shè)定不同計時器的數(shù)值，來改變步進電機的工作頻率。 本設(shè)計中的輸入 /輸出點地址分配地址如表 41所示： 表 41 I/O端口分配 表 輸入點 符號 輸出點 符號 啟動信 號 START 脈沖輸出信號 方向選擇信號 方向控制信號 控制電機方向轉(zhuǎn)動 用接在 。其目的是使脈沖能有較高的分配速度 ， 充分利用步進電機的速度響應能力 ， 提高整個系統(tǒng)的快速性。如圖 46 所示。磁力線是沿轉(zhuǎn)子 N 端→ A(1)S 磁極→導磁環(huán)→ A(3)N 磁極→ 轉(zhuǎn)子S 端→轉(zhuǎn)子 N 端 ， 成一閉合曲線。由于兩段轉(zhuǎn)子鐵芯上的小齒相互錯開半個齒距 ， 在轉(zhuǎn)子 S 極端 ， 磁極 1 和 5 產(chǎn)生的 S極磁場 ， 排斥轉(zhuǎn)子 S 極 ， 與轉(zhuǎn)子正好是齒對槽 ， 磁極 3 和 7 齒面產(chǎn)生 N 極磁場 ，吸引轉(zhuǎn)子 S 極 ， 使得齒對齒。驅(qū)動器的作用是對控制脈沖進行環(huán)形分配、功率放大，使步進電機繞組按一定順序通電，控制電機轉(zhuǎn)動。 相電流 ，相電阻 30Ω，相電感 37mH，靜轉(zhuǎn)矩 兩相步進角一般分為 度而五相步進角一般為 度。 步進電動機的工作原理實際上是電磁鐵的作用原理。 步進電機的工作原理及分類 步進電動機或稱脈沖電動機，是一種將電脈沖信號變換成相應的角位移或直無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 的步進電機的控制 16 線位移的機電執(zhí)行元件。在沒有細分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。 步進電機的相數(shù)是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。 10）步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。同時，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。所以只要控制指令脈沖的無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 的步進電機的控制 13 數(shù)量、頻率及電機繞組通電的相序，便可控制步進電機的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。對電動機進行綜合設(shè)計。整個掃描過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新 5 個階段。 CPU224 本機集成了： (1) 14 輸入 /10 輸出，共 24 個數(shù)字量 I/O 點； (2) 可連接 7 個擴展模塊，最大可擴展至 168 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點； （ 3 ) 13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間； （ 4） 6 個獨立的 30kHZ 高速計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHZ 高速脈沖輸出； (5) 具有 PID 控制器； (6) 1 個 RS485 通信 /編程口； (7) 具有 PPI 通信協(xié)議； (8) 具有 MPI 通信協(xié)議； (9) 具有自由方式通信能力； (10) I/O 端子排可很容易地整體拆卸。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 的步進電機的控制 10 （ 2） PTO 的種類及特點 PTO 功能可輸出多個脈沖串，現(xiàn)用脈沖串輸出完成時，新的脈沖串輸出立即開始?？梢酝ㄟ^程序來讀取相關(guān)位的狀態(tài)，用此狀態(tài)作為判斷條件，實現(xiàn)相應的操作。這些值都放在特定的特殊存儲區(qū)（ SM），如表 4 所示?，F(xiàn)在也可在個人計算機上填加適當?shù)挠布涌?，利用生產(chǎn)廠家提供的編程軟件包就可將計算機作為編程器使用，而且還可以在計算機上實現(xiàn)模擬調(diào)試。 PLC 還有各種接口， PLC 通過這些接口可與監(jiān)視器、打印機、其它的 PLC或計算機等相連。系統(tǒng)程序存儲器主要用于存放系統(tǒng) 正常工作所必須的程序，如系統(tǒng)診斷程序、鍵盤輸入處理程序、指令解釋程序、監(jiān)控程序等。 體積小，能耗低 以 F1 意 40M 型 PLC 為例，其外形尺寸為 305 ll0 110mm，功耗小于 25VA。 可靠性高，抗干擾能力強 絕大多數(shù)用戶都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。梯形圖語言的電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖非常接近。掌握步進電機的電氣控制試驗系統(tǒng)的工作原理，基于該系統(tǒng)設(shè)計 S7200 PLC 程序，實現(xiàn)主站 PLC 對步進電機的控制。 小型 PLC 從產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；如今的小型 PLC 在編程， I/O 擴展，通訊接口，開關(guān)量和模擬量的調(diào)節(jié)以及一些特殊功能模塊如高速計數(shù)輸入和脈沖輸出的應用上已經(jīng)基本滿足用戶的需求了。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。 20 世紀 70年代初出現(xiàn)了微處理器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器 [1]。老式的繼電器控制系統(tǒng)已無法滿足這一要求，迫使人們?nèi)ふ乙环N新的控制裝置取而代之。但 隨著應用需求及關(guān)聯(lián)產(chǎn)品技術(shù)性能的提升， PLC 將繼續(xù)得已完善和發(fā)展?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴充其功能的原則設(shè)計的。 為了進一步提高 PLC 的可靠性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。 PLC 對步進電機也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運動控制功能，即可實現(xiàn)對步進電機的控制。 20 世紀 70 年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段， 計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。 20 世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。 根據(jù)以上設(shè)想和要求， 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制 出世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的汽車生產(chǎn)線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。 PLC 的安裝接線也很方便。 維修工作量小，維修方便 PLC 的故障率很低，并且有完善的診斷和顯示功能。它能夠識別用戶按特定格式輸入的指令，并按照指令完成預定的控制任務(wù)。 電源部件是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置，它向 PLC 提供所需要的直流電源。 編程器有簡易型和智能型兩類。 高速脈沖輸出功能 脈沖輸出（ PLS）指令功能為：使能有效時，檢查用于脈沖輸出（ 或 ）的特殊存儲器位（ SM），然后執(zhí)行特殊存儲器位定義的脈沖操作。向控制字節(jié)（ 或 ）的 PTO/PWM 允許位寫入零，然后執(zhí)行 PLS 指令，將禁止 PTO 或 PWM 波形的生成。注意： 如果周期 2 個時間單位，則周期的默認值為 2 個時間單位。 單段流水線中的各段脈沖串可以采用不同的時間基準，但有可能造脈沖串之間的不平穩(wěn)過渡。 (4) 當電源斷電又恢復后，如果方式選擇開關(guān)在 TERM 或 STOP 狀態(tài)下，CPU 自動進入 STOP 方式；如果方式選擇開關(guān)在 RUN 狀態(tài)下，則 CPU 自動進入RUN 方式。 附：見圖 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 的步進電機的控制 12 圖 21 S7200CPU224PLC 的結(jié)構(gòu)圖 PLC 技術(shù)在步進電機控制中的應用 隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器有了突飛猛進的發(fā)展，其功能已遠遠超出了邏輯控制、順序控制的范圍。 用 PLC 對步進電機也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運動控制功能，現(xiàn)對步進電機的控制。 步進電機的特點 步進電機的特點如下： 1）電動機輸出軸的角位移與輸入脈沖數(shù)成正比；轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比；轉(zhuǎn)向與通電相序有關(guān)。 7）步進電機只能通過脈沖電源供電才能運行，它不能直接使用交流電源以及直流電源 [2]。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。、五相的為 176。比如，當人們說 2Nm 的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 2Nm 的步進電機。 步進電機的工作原理 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。 1） 永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為 度或 15度。