【正文】 組所加的電源形式來(lái)看，與一般交流和直流電動(dòng)機(jī)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(shí)也稱為脈沖電動(dòng)機(jī)或電脈沖馬達(dá)。 按運(yùn)動(dòng)方式：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)、平面運(yùn)動(dòng)和滾切運(yùn)動(dòng) 按工作原理：反應(yīng)式（磁阻式）、永磁式、永磁感應(yīng)子式（混合式）。還可以通過(guò)控制頻率很方便的改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和加速度，達(dá)到任意調(diào)速的目的，因此步進(jìn)電機(jī)可以廣泛的應(yīng)用于各種開(kāi)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(gè)磁極。 功率放大器 將電源功率轉(zhuǎn)換為電機(jī)輸出功率驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。 /50=176。 ， 即稱步距角為 176。具體參數(shù)參照附錄。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)各相繞組的通電順序按 ： A+—B+—A—B導(dǎo)通斷開(kāi)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。硬件電路用西門(mén)子 PLC、 驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī) 設(shè)計(jì)而成。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 武老師致以最誠(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。 表 04 輸入信號(hào)接口功能表 內(nèi)部資料 請(qǐng)勿外傳 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 33 項(xiàng) 目 經(jīng) 理項(xiàng) 目 副 經(jīng) 理 項(xiàng) 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(cè)試驗(yàn)室質(zhì)安管理部監(jiān) 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測(cè) 試 驗(yàn) 室現(xiàn) 場(chǎng) 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(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 31 附錄 電氣性能 說(shuō)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(hào)輸入電流 mA 7 10 16 步進(jìn)脈沖頻率 KHz 100 脈沖低電平時(shí)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(xì)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(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 32 12800 64 ON OFF OFF ON 25600 128 OFF OFF OFF ON 表 03 DMD402A細(xì)分 設(shè)定表 輸入信號(hào)接口功能 符號(hào)標(biāo)記 功能 詳細(xì)說(shuō)明 PLS 步進(jìn)脈沖信號(hào) 下降沿有效，每當(dāng)脈沖由高變低時(shí)電機(jī)走一步。 通過(guò)設(shè)定不同計(jì)時(shí)器的數(shù)值，來(lái)改變步進(jìn)電機(jī)的工作頻率。 本設(shè)計(jì)中的輸入 /輸出點(diǎn)地址分配地址如表 41所示： 表 41 I/O端口分配 表 輸入點(diǎn) 符號(hào) 輸出點(diǎn) 符號(hào) 啟動(dòng)信 號(hào) START 脈沖輸出信號(hào) 方向選擇信號(hào) 方向控制信號(hào) 控制電機(jī)方向轉(zhuǎn)動(dòng) 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(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力 ， 提高整個(gè)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(dǎo)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(cuò)開(kāi)半個(gè)齒距 ， 在轉(zhuǎn)子 S 極端 ， 磁極 1 和 5 產(chǎn)生的 S極磁場(chǎng) ， 排斥轉(zhuǎn)子 S 極 ， 與轉(zhuǎn)子正好是齒對(duì)槽 ， 磁極 3 和 7 齒面產(chǎn)生 N 極磁場(chǎng) ，吸引轉(zhuǎn)子 S 極 ， 使得齒對(duì)齒。驅(qū)動(dòng)器的作用是對(duì)控制脈沖進(jìn)行環(huán)形分配、功率放大，使步進(jìn)電機(jī)繞組按一定順序通電，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 相電流 ，相電阻 30Ω，相電感 37mH，靜轉(zhuǎn)矩 兩相步進(jìn)角一般分為 度而五相步進(jìn)角一般為 度。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的作用原理。 步進(jìn)電機(jī)的工作原理及分類 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或稱脈沖電動(dòng)機(jī)，是一種將電脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移或直無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 16 線位移的機(jī)電執(zhí)行元件。在沒(méi)有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿足自己步距角的要求。 步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)是指電機(jī)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(jìn)電機(jī)。 10）步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。同時(shí)，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(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 13 數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電的相序，便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。整個(gè)掃描過(guò)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(gè)階段。 CPU224 本機(jī)集成了： (1) 14 輸入 /10 輸出，共 24 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)； (2) 可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大可擴(kuò)展至 168 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)； （ 3 ) 13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間； （ 4） 6 個(gè)獨(dú)立的 30kHZ 高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20kHZ 高速脈沖輸出； (5) 具有 PID 控制器； (6) 1 個(gè) 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(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 10 （ 2） PTO 的種類及特點(diǎn) PTO 功能可輸出多個(gè)脈沖串，現(xiàn)用脈沖串輸出完成時(shí)，新的脈沖串輸出立即開(kāi)始。可以通過(guò)程序來(lái)讀取相關(guān)位的狀態(tài)，用此狀態(tài)作為判斷條件，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。這些值都放在特定的特殊存儲(chǔ)區(qū)（ SM），如表 4 所示。現(xiàn)在也可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上填加適當(dāng)?shù)挠布涌?，利用生產(chǎn)廠家提供的編程軟件包就可將計(jì)算機(jī)作為編程器使用，而且還可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)試。 PLC 還有各種接口， PLC 通過(guò)這些接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它的 PLC或計(jì)算機(jī)等相連。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)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(pán)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(qiáng) 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(yǔ)言的電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖非常接近。掌握步進(jìn)電機(jī)的電氣控制試驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理，基于該系統(tǒng)設(shè)計(jì) S7200 PLC 程序，實(shí)現(xiàn)主站 PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。 小型 PLC 從產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；如今的小型 PLC 在編程， I/O 擴(kuò)展，通訊接口，開(kāi)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(jì)數(shù)輸入和脈沖輸出的應(yīng)用上已經(jīng)基本滿足用戶的需求了。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。 20 世紀(jì) 70年代初出現(xiàn)了微處理器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器 [1]。老式的繼電器控制系統(tǒng)已無(wú)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(yīng)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(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)的。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，近年來(lái)對(duì)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(duì)步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運(yùn)動(dòng)控制功能，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段， 計(jì)算機(jī)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(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。目前，我國(guó)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(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制 出世界上第一臺(tái)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(kāi)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(shí)別用戶按特定格式輸入的指令，并按照指令完成預(yù)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(jiǎn)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(shí)，檢查用于脈沖輸出（ 或 ）的特殊存儲(chǔ)器位（ SM），然后執(zhí)行特殊存儲(chǔ)器位定義的脈沖操作。向控制字節(jié)（ 或 ）的 PTO/PWM 允許位寫(xiě)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(gè)時(shí)間單位，則周期的默認(rèn)值為 2 個(gè)時(shí)間單位。 單段流水線中的各段脈沖串可以采用不同的時(shí)間基準(zhǔn)，但有可能造脈沖串之間的不平穩(wěn)過(guò)渡。 (4) 當(dāng)電源斷電又恢復(fù)后，如果方式選擇開(kāi)關(guān)在 TERM 或 STOP 狀態(tài)下，CPU 自動(dòng)進(jìn)入 STOP 方式；如果方式選擇開(kāi)關(guān)在 RUN 狀態(tài)下，則 CPU 自動(dòng)進(jìn)入RUN 方式。 附：見(jiàn)圖 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 12 圖 21 S7200CPU224PLC 的結(jié)構(gòu)圖 PLC 技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制、順序控制的范圍。 用 PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運(yùn)動(dòng)控制功能，現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)如下： 1）電動(dòng)機(jī)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(jìn)電機(jī)只能通過(guò)脈沖電源供電才能運(yùn)行，它不能直接使用交流電源以及直流電源 [2]。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。、五相的為 176。比如，當(dāng)人們說(shuō) 2Nm 的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 2Nm 的步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 1） 永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 度或 15度。