【正文】 ≤低電平≤,≤高 電平 ≤,脈寬 VCC 輸入信號(hào)光電隔離正端 接 +5V供電電源， +5V～ +24均可驅(qū)動(dòng)，高于 +5V需接限流電阻。 最后，我要感謝我的父母在這三年中給予我的默默支持，以及母校無錫科技職業(yè)學(xué)院在這三年中給我提供了舒適的學(xué)習(xí)生活環(huán)境以及濃厚的學(xué)術(shù)氛圍。 無錫科技職業(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 29 參考文獻(xiàn) [1] 劉順禧，《電氣控制技術(shù)》，北京：北京理工大學(xué)出版社， 1995 [2] 束長保，《 PLC應(yīng)用實(shí)踐》，東南大學(xué)出版社， [3] 張如萍，《 電氣控制與 PLC》，無錫科技職業(yè)學(xué)院， 2021. [4] 羅宇航主編，《流行 PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)》， 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021. 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所示。當(dāng)控制繞組有電流通過時(shí)，便產(chǎn)生磁動(dòng)勢，它與永久磁鋼產(chǎn)生的磁動(dòng)勢相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。 該型號(hào)驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)： 1） 平均電流控制，兩相正弦電流驅(qū)動(dòng)輸出 2） 直流 14～ 40VDC 供電 3） 光電隔離信號(hào)輸入 /輸出 4） 有過壓、欠壓、過流、相間短路保護(hù) 功能 5） 8 檔細(xì)分和自動(dòng)半流功能 6） 8 檔輸出相電流設(shè)置 7） 具備脫機(jī)功能 8） 啟動(dòng)轉(zhuǎn)速高 9）高速力矩大 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù) 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 43 所示： 無錫科技職業(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 20 接口電路環(huán)形分配器功率放大器脈 沖方 向U a脈 沖方 向U aU bU b 圖 43 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 接口電路 用光電隔離方式將運(yùn)動(dòng)控制器和驅(qū)動(dòng)器連接起來， 避免 驅(qū)動(dòng)器中的大電流干擾信號(hào)經(jīng)地線竄入運(yùn)動(dòng)控制器電路。 線圈 7 串聯(lián)組成 A 相繞組；線圈 8 串聯(lián)組成 B 相繞組。cm2，軸徑 5mm，引線 4 條，機(jī)身長 56mm [4]。 本設(shè)計(jì)選用西門子 S7200 PLC 通過控制驅(qū)動(dòng)器來控制步進(jìn)電機(jī)。另外步進(jìn)電機(jī)也廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中。 2）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 度，但噪聲和振動(dòng)都很大。 按結(jié)構(gòu)分為單段式（徑向式）、多段式（軸向式）、印刷繞組式。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電 機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度 (稱為“步距角” )，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為 “一步 ”，這個(gè)固定的角度稱為步距角。 鉗制轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。 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。/176。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)有加速過程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻 [4] 步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù) 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。 8）一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 35%，且不累積。 4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象，必須對控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。當(dāng)它轉(zhuǎn)一周后，沒有累積誤差，具有良好的跟隨性。并且， PLC 有采用大功率晶體管的輸出端口，能夠滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù) 10V 級(jí)脈沖電壓、 1A級(jí)脈沖電流的驅(qū)動(dòng)要求。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件，每當(dāng)對其施加一個(gè)電脈沖時(shí)，其輸出軸便轉(zhuǎn)過一個(gè)固定的角度。向五相和三相電動(dòng)機(jī)方向發(fā)展，目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動(dòng)機(jī)，其振動(dòng)和噪聲較大，而五相和三相電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)勢性。繼續(xù)沿著小型化的方向發(fā)展。即全部輸入輸出狀態(tài)的改變，需要一個(gè)掃描周期。 掃描周期 在 RUN 方式下，系統(tǒng)周期性地循環(huán)執(zhí)行用戶程序。 無錫科技職業(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 11 (1) RUN 方式：在 RUN 方式下， CPU 執(zhí)行用戶程序。輸出多個(gè)高速脈沖時(shí)，編程復(fù)雜。 PTO 功能允許多個(gè)脈沖串排隊(duì)，從而形成流水線。 周期設(shè)定奇數(shù)微秒或毫秒（例如 75 毫秒），會(huì)引起波形失真。狀態(tài)字節(jié)中的最高位（空閑位）用來指示脈沖串輸出是否完成。 （ 2）狀態(tài)字節(jié)的特殊存儲(chǔ)器 除了控制信息外，還有用于 PTO 功能的狀態(tài)位，如表 2 所示。 表 22 脈沖輸出（ 或 ）的特殊存儲(chǔ)器 和 對 PTO/PWM 輸出的控制字節(jié) 說明 PTO/PWM 刷新周期值 0 ：不刷新； 1 ：刷新 PWM 刷新脈沖寬度值 0 ：不刷新； 1：刷新 PTO 刷新脈沖計(jì)數(shù)值 0 ：不刷新； 1：刷新 PTO/PWM 時(shí)基選擇 0 ： 1 181。指令格式如表21 所示。當(dāng)與監(jiān)視器相連時(shí)可將控制過程圖象顯示出來。簡易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且需將梯形圖轉(zhuǎn)化為助記符后才能送入。 PLC 擴(kuò)展模塊內(nèi)不設(shè) CPU，僅對 I/O 通道進(jìn)行擴(kuò)展，不能脫離主機(jī)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。電源組件具有很高的抗干擾能力，適合工 業(yè)現(xiàn)場使用，供電穩(wěn)定、安全可靠。用戶程序存儲(chǔ)器主要存放用戶程序（用戶利用 PLC 的編程語言按不同控制要求所編制的控制程 序或數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于設(shè)計(jì)繼電器控制系統(tǒng)硬接線的控制電路圖），可通過編程器進(jìn)行修改。另外，它還能識(shí)別用戶所輸入的指令序列的格式和語法錯(cuò)誤，還具有系統(tǒng)測試與診斷功能。 無錫科技職業(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 6 PLC 的系統(tǒng)構(gòu)成 PLC 實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。 PLC 或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù) PLC 上的指示燈或編程器 提供的信息迅速地查明故障的原因。 PLC 的平均無故障間隔時(shí)間高，如日本三菱公司的 F F2 系列 PLC 的平均無故障間隔時(shí)間長達(dá) 30 萬小時(shí)，這是一般微機(jī)所不能比擬的。 通用性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng) PLC 的生產(chǎn)具有系列化和模塊化特點(diǎn)，硬件配置相當(dāng)靈活，可以很方便地組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)。通過閱讀 PLC 的使用手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員或技術(shù)工人只要幾天的時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。從此，這一更新技術(shù)就以很快的速度發(fā)展起來，現(xiàn)代的 PLC 已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（ PLC，機(jī)器人和 CAD／ CAM）之一。但是，這些控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是接線復(fù)雜、排除故障非常困難而且要花費(fèi)大量的時(shí)間?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入， PLC 在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。從控制規(guī)模上來說，這個(gè) 時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。因此如何實(shí)現(xiàn) PLC 控制步進(jìn)電機(jī)的通用控制電路設(shè)計(jì)方法有著實(shí)際生產(chǎn) 意義。步進(jìn)電機(jī)無錫科技職業(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 2 的輸出位移量與輸人脈沖個(gè)數(shù)成正比，其速度與單位時(shí)間內(nèi)輸人的脈沖數(shù) (即脈沖頻 率 )成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。 PLC 自產(chǎn)生至今只有 30 多年的歷史，卻得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。本設(shè)計(jì)選用 PLC 控制兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，在 PLC 編程的基礎(chǔ)上用按鈕開關(guān)控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn) 等基本功能。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告 題 目 基于 PLC的步進(jìn)電機(jī)的控制 基于 PLC 的步進(jìn)電 機(jī)的控制 i 基于 PLC 的步進(jìn)電機(jī)的控制 摘 要： 小型 PLC 在編程， I/O 擴(kuò)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(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。 關(guān)鍵詞： S7200 PLC 兩相混合式步進(jìn)電機(jī) PLC 編程 Control of stepping motor based on PLC 基于 PLC 的步進(jìn)電 機(jī)的控制 ii Abstract: In the field of programming, I/O expansion, Communication interface, adjustments of switches and simulation and some special function modules such as the application of high speed pulse input and output, the PLC has already met demands of users. But the PLC will continue to improve and develop, as the development of application requirements and related technical performance. This article chiefly discusses the principle and driven approach of the stepping motor, and how to control it based on the S7200 PLC. The article i