plc控制三相步進電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 14:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電動機和單相式步進電動機。永磁式步進電動機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，；反應(yīng)式步進電動機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進電動機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；旌鲜讲竭M電動機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的特點。它又分為兩相和五相：，這種步進電動機的應(yīng)用也較為廣泛。由于本設(shè)計用PLC控制三相步進電動機，故選用36BF003型反應(yīng)式步進電動作為控制對象。此電機有如下特點：1．反應(yīng)式步進電機的精度為步進角的35%，且不累積。 2．反應(yīng)式步進電機外表允許的最高溫度在攝氏8090度。 3．反應(yīng)式步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降 4．反應(yīng)式步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。 此外，步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速） 三相反應(yīng)式步進電機工作原理反應(yīng)式步進電動機轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞組，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子錯開0，（相鄰兩個轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距，以表示），即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯開，C與齒3向右錯開，（與A是同一電極）與齒5相對齊，圖31所示是反應(yīng)式步進電機定轉(zhuǎn)子的展開圖。圖31 反應(yīng)式步進電機定轉(zhuǎn)子展開圖如果A相通電，B、C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，轉(zhuǎn)子不受任何力；如果B相通電，A、C相不通電，則齒2應(yīng)與B對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移動，齒3與C偏移，齒4與A偏移；如果C相通電，A、B相不通電，則齒3應(yīng)與C對齊，此時轉(zhuǎn)子又向右移過，齒4與偏移；繼續(xù)進行下去，A相通電，B、C相不通電，則齒4與對齊，轉(zhuǎn)子又向移過。這樣經(jīng)過A，B，C，A分別通電狀態(tài)，齒4移到A相，電機轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個齒距。如果不斷地按A，B，C，A，……通電，電機就每步，向右旋轉(zhuǎn)。按A，C，B，A，……通電，電機就反轉(zhuǎn)。由此可見，電機的位置和速度由通電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率決定，而方向由通電順序決定。不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪聲及減小角度等方面考慮。往往采用AABBBCCCAA這種通電狀態(tài)，這樣將原來每步改變?yōu)?。因此本設(shè)計采用PLC控制三相六拍步進電動機，來實現(xiàn)電機的速度、正反轉(zhuǎn)、以及步數(shù)的控制。第三章 硬件的設(shè)計 確定I/O點數(shù) PLC的輸入信號有9個，包括啟動開關(guān)、電機慢速、中快和快速控制按紐，正反轉(zhuǎn)控制開關(guān)，電機單步、10步和100步按紐開關(guān)，以及暫停開關(guān)。 PLC的輸出信號有三個，即三個輸出繼電器。 根據(jù)I/O端子的數(shù)量和種類，選擇FX232MR PLC機一臺。 畫系統(tǒng)框圖圖31 PLC控制步進電機系統(tǒng)框圖控制面板上的位置按紐控制移動的距離，速度按紐控制移動的速度，方向按鈕控制移動的方向，啟/停按紐控制電機的啟動和暫停。在控制面板上設(shè)定移動距離、速度和方向等參數(shù)，PLC讀入這些設(shè)定值后，通過運算產(chǎn)生脈沖、方向信號，控制步進電機的驅(qū)動器，達到對距離、速度、方向控制的目的。 I/O分配表 I/O分配表元 件I/O號信號定義元 件I/O號信號定義S0X0啟動SBX5單步S1X1慢速S6X610步S2X2中速S7X7100步S3X3快速S8X8100000步S4X4正反轉(zhuǎn)S9X10暫停SARUN圖32 PLC I/O配置及接線圖PLC控制步進電機常用的形式有普通型通用PLC控制和PLC專用步進驅(qū)動模塊控制等兩種，模塊式控制方式具有控制可靠性高的優(yōu)點，而通用PLC控制步進驅(qū)動系統(tǒng)具有PLC系統(tǒng)構(gòu)成簡單。工程造價低等優(yōu)點，易于推廣應(yīng)用。圖53所示為步進電機的驅(qū)動電路。圖33 步進電機驅(qū)動電路 圖33中僅為一相的驅(qū)動電路。其余三相與之相同．在圖53中三極管T1起開關(guān)作用。當三極管截止時，無集電極電流流通，開關(guān)相當于斷開；當三極管飽和時，流過的集電極電流最大。開關(guān)相當于閉合，該開關(guān)“動作”可由加于基極的電流來控制。由TT3兩個三極管組成達林頓式功放電路，驅(qū)動步進電機的3個繞組．使電機繞組的靜態(tài)電流達到近2A。電路中使用光電耦合器將控制和驅(qū)動信號隔離。當控制輸入信號為低電平時，T1截止，輸出高電平，則紅外發(fā)光二極管截止，光敏三極管不導通．因此繞組中無電流流過；當輸入信號為高電平時，T1飽和導通，于是紅外發(fā)光二極管被點亮，使光敏三極管導通，向功率驅(qū)動級晶體管提供基極電流．使其導通，繞組被通以電流。第四章 軟件的設(shè)計三相步進電動機轉(zhuǎn)速的控制，分慢速、中速和快速三擋，分別通過開關(guān)SS2和S3選擇；正、反轉(zhuǎn)控制
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