【文章內(nèi)容簡介】 系，使得步進電機在速度控制、位置控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用 .步進電機的位置控制是靠給定的脈沖數(shù)量控制的。給定一個脈沖，轉(zhuǎn)過一個步距角，當(dāng)停止的位置確定以后，也就決定了步進電機需要給定的脈沖數(shù)。其工作原理如下： 設(shè) A 相首先通電，轉(zhuǎn)子齒與定子 A、 A′ 對齊。然后在 A 相繼續(xù)通電的情況下接通 B相。這時定子 B、 B′ 極對轉(zhuǎn)子齒 4產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動，但是 A、 A′ 極繼續(xù)拉住齒 3，因此，轉(zhuǎn)子 將 轉(zhuǎn)到兩個磁拉力平衡為止。即轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)過了 15176。 。接著 A 相斷電， B相繼續(xù)通電。這時轉(zhuǎn)子齒 4 和定子 B、 B′ 極對齊，轉(zhuǎn)子從圖 (b)的位置又轉(zhuǎn)過了 15176。 。這樣，如果按 A→A 、B→B→B 、 C→C→C 、 A→A? 的順序輪流通電，則轉(zhuǎn)子便順時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，步距角 15176。 。電流換接六次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進了一個齒距角。如果按 A→A 、 C→C→C 、 B→B→B 、 A→A? 的順序通電，則電機轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動。 PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 7 圖 23 步進電機通電方式原理圖 控制方案 ： （ 1）三 相步進電動機有 三 個繞組 : A、 B、 C 正轉(zhuǎn)通電順序為： A→AB→B→BC→C→CA 反轉(zhuǎn)通電順序為： A→CA→C→BC→B→AB （ 2）用 7 個開關(guān)控制其工作 1開關(guān)控制其運行 ( 啟 )。 2開關(guān)控制其運行 ( 停 )。 3 號開關(guān)控制其低速運行 (轉(zhuǎn)過一個步距角需 s)。 4 號開關(guān)控制其中速運行 (轉(zhuǎn)過一個步距角需 s)。 5 號開關(guān)控制其 高 速運行 (轉(zhuǎn)過一個步距角需 s)。 6 號開關(guān)控制其轉(zhuǎn)向 ( ON 為正轉(zhuǎn) )。 7 號開關(guān)控制其轉(zhuǎn)向 ( OFF 為 反轉(zhuǎn) )。 2． 3 I/O 分配 步進電動機以最常用的三相六拍通電方式工作，并要求步進電動機設(shè)有快速、慢速控制、正反轉(zhuǎn)及單步控制 4 種控制方式。根據(jù)要求，可選用 C28P— CDT— D的 PLC 進行控制并設(shè)計出步進電動機的 PLC 控制系統(tǒng) I/O 接線圖。 PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 8 圖 24 步進電動機的 PLC控制系統(tǒng) I/O接線圖 步進電動機 PLC 控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計 圖 25 步進電動機的 PLC控制系統(tǒng)梯形圖 2． 4 系統(tǒng)結(jié)線圖設(shè)計 PLC 機型選擇的基本原則是：在功能滿足要求的前提下，選 擇最可靠、維護使用最方便以及性價比最優(yōu)的機型。通常做法是，在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好的場合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC；其他情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC；對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶 A/D 轉(zhuǎn)換、 D/A 轉(zhuǎn)換、加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機就能滿足要求；而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 9 程度來選用中檔或高檔機（其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等）。 本次設(shè)計選擇的是三菱系列的 FX1N 系列。 圖 26 控制系統(tǒng)原理圖 圖 是控制系統(tǒng)的原理接線圖，圖 26 中 Y7 輸出的脈沖作為步進電機的時鐘脈沖，經(jīng)驅(qū)動器產(chǎn)生節(jié)拍脈沖，控制步進電機運轉(zhuǎn)。同時 Y7 接至 PLC 的輸入接點 X0，并經(jīng) X0送至 PLC 內(nèi)部的 HSC。 HSC 計數(shù) Y7的脈沖數(shù)，當(dāng)達到預(yù)定值時發(fā)生中斷，使 Y7 的脈沖頻率切換至下一參數(shù)，從而實現(xiàn)較準(zhǔn)確的位置控制?？刂葡到y(tǒng)的運行程序：第一句是將 DT9044 和 DT9045 清零，即為 HSC 進行計數(shù)做準(zhǔn)備 。第二句～第五句是建立參數(shù)表，參數(shù)存放在以 DT20 為首地址的數(shù)據(jù)寄存器區(qū) 。最后一句是啟動 SPD0 指令，執(zhí)行到這句則從 DT20 開始取出設(shè)定的參數(shù)并完成相應(yīng)的控制要求。由第一句可知第一個參數(shù)是 K0，是 PULSE 方式的特征值 ，由此規(guī)定了輸出方式。第二個參數(shù)是 K70，對應(yīng)脈沖頻率為 500Hz，于是 Y7發(fā) 出頻率為 500Hz 的脈沖。第三個參數(shù)是 K1000，即按此頻率發(fā) 1000 個脈沖后則切換到下一個頻率。而下一個頻率即最后一個參數(shù)是 K0，所以當(dāng)執(zhí)行到這一步時脈沖停止，于是電機停轉(zhuǎn)。故當(dāng)運行此程序時即可使步進電機按照規(guī)定的速度、預(yù)定的轉(zhuǎn)數(shù)驅(qū)動控制對象，使之達到預(yù)定位置后自動停 止。 PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 10 第 3 章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計 步進電機控制流程圖 由 PLC 控制步進電機的程序流程圖如圖 31 所示 圖 31 步進電機控制流程圖 PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 11 由 PLC 控制步 進電機的程序時序圖如圖 32 所示 圖 32控制電機的 時序圖 控制程序設(shè)計思路 在進行程序設(shè)計時 ,首先應(yīng)明確對象的具體 控制要求。由于 CPU 對程序的串行掃描工作方式 ,會造成輸入 /輸出的滯后 ,而由掃描方式引起的滯后時間 ,最長可達兩個多掃描周期 ,程序越長 ,這種滯后越明顯 ,則制精度就越低。因此 ,在實現(xiàn)控制要求的基礎(chǔ)上 ,應(yīng)使程序盡量簡捷、緊湊。另一方面 ,同一個控制對象 ,根生產(chǎn)的工藝流程的不同 ,控制要求或控制時序會發(fā)生變化 ,此時 ,要求程序修改方便、簡單 ,即要求程序有較好的柔性。以 SIMATIC 移位指令為步進 控制的主體進行程序設(shè)計 ,可較好地滿足上述設(shè)計要求。 PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 12 圖 33 步進電機梯形圖控制程序 PLC 控制系統(tǒng)課程設(shè)計 13 第 4 章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊 對于上位機接口軟件的編制，選擇查詢方式來進行接收，完成一次傳輸?shù)牟襟E是：執(zhí)行一條輸入指令，讀取 FIFO 當(dāng)前