【正文】 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQc UE%amp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 EN 電機(jī)釋放信號(hào) 有效（低電平）時(shí)關(guān)斷電機(jī)線圈電流，驅(qū)動(dòng)停止工作，電機(jī)處于自由狀態(tài)。 ≤低電平 ≤,≤高電平 ≤,脈沖寬度 DIR 方向控制信號(hào) 改變電機(jī)方向。感謝老師們課堂上激情洋溢的教學(xué)，生活中無微不至的照顧，也感謝同學(xué)們?nèi)陙韺ξ覍W(xué)習(xí)，生活上的幫助。 同時(shí)，在與機(jī)電學(xué)院的王爽同學(xué)一起做實(shí)驗(yàn)時(shí)，早期由于基礎(chǔ)不扎實(shí)，會(huì)有很多問題，王爽同學(xué)都耐心的幫助我，在此表示衷心的感謝。導(dǎo)師前瞻性的科學(xué)思維、寬廣的專業(yè)知識(shí)和兢兢業(yè)業(yè)的工作精神，令我敬佩，使我受益匪淺。 目前利用可編程序控制器（即 PLC 技術(shù)）可以方便地實(shí)現(xiàn)對電機(jī)速度和位置的控制，方便地進(jìn)行各種 步進(jìn)電機(jī)的操作，完成各種復(fù)雜的工作，它代表了先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平 ，加速了機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)。利用 PLC輸出的脈沖和方向信號(hào)，改變對步進(jìn)電機(jī)繞組的通電方式和通電順序，來準(zhǔn)確控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn) 等 工作狀態(tài)。軟件程序用 PLC梯形圖 和語句表 語言寫成。 程序如下： //設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)方向 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 25 LDN //若電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài) A //且轉(zhuǎn)向開關(guān)置于 1 S , 1 //逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) LDN //若電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài) AN //且轉(zhuǎn)向開關(guān)置于 0 R , 0 //順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 程序調(diào)試 按照上述所編寫的程序繪制梯形圖，而后編譯程序，如圖 411 至 413 圖 411 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 26 圖 412 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 27 圖 413 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 28 第五章 論文總結(jié) 本文論述了基于 PLC的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和研制過程，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì) 以及系統(tǒng)組態(tài) 等方面。如果 =1，將輸出 ，則電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 控制部分的由外部開關(guān)決定，分別接 PLC的 ，接線圖如圖 ： 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 23 圖 48 PLC控制接線圖 接線實(shí)物圖 如圖 4 410所示 圖 49 接線實(shí)物圖 1 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 24 圖 410 接線實(shí)物圖 本設(shè)計(jì)希望通過控制 PLC的 2個(gè)開關(guān)實(shí)現(xiàn)以下功能： 1）起動(dòng)電機(jī)，使其實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn) 10圈后自動(dòng)停止 ； 2）按反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，使其實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn) 10圈后自動(dòng)停止 啟動(dòng)主程序 ，則可在此時(shí)選擇電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，若電機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)，則無法改變；電機(jī)停止時(shí)選擇電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定的 10圈后，電機(jī)自動(dòng)停止 。當(dāng)按 A—B+—A+—B 依次導(dǎo)通、斷開時(shí)，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，即步進(jìn)電機(jī)可以按兩相四拍工作。原理框圖如圖 47所示： 圖 47 控制框圖 環(huán)形分配程序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)各相繞組的通電順序進(jìn)行環(huán)形脈沖分配，從而控制接到步進(jìn)電機(jī)兩相繞組的直流電源的依次通、斷，形成旋轉(zhuǎn)磁場，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。二是 PLC本身的輸出端口應(yīng)該采用大功率 晶體管 ， 以滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動(dòng)要 求。對 PLC提出兩個(gè)特性要求： 一是在此應(yīng)用的 PLC最好是具有實(shí)時(shí)刷新技術(shù)的 PLC， 使輸 出信號(hào)的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫 或更高。 PLC 控制步進(jìn)電機(jī) 控制步進(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。 A ( 1 ) B ( 2 )1 2 34 5 6A ( 3 ) B ( 4 )A ( 5 ) B ( 6 ) A ( 7 ) B ( 8 ) 圖 45 A相通電時(shí)定轉(zhuǎn)子齒展開圖 A ( 1 ) B ( 2 )1 2 34 5 6A ( 3 ) 圖 46 B相繞組通電定轉(zhuǎn)子齒展開圖 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 22 驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置 由于上述步進(jìn)電機(jī)的相電流為 ，驅(qū)動(dòng)器的 SW1SW3分別設(shè)置為： ON、ON、 ON，即輸出峰值電流為 ， SW5SW8分別設(shè)置為 ON、 OFF、 ON、 ON，即細(xì)設(shè)定為 800步 /圈。 在轉(zhuǎn)子 S 極端也是同樣道理 ,當(dāng)繞組齒對齒時(shí) ,其旁邊一相磁極錯(cuò)位 176。 =200 個(gè)脈沖。 ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一圈需要 360176。依次類推若繼續(xù)按四拍的順序通電 ， 轉(zhuǎn)子就按順時(shí)針方向一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng) ， 每通電一次即每來一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 176。當(dāng) A 相斷電 B 相通電時(shí) ， 磁極 2 產(chǎn)生 N 極性 ，吸合離它最近的 S 極轉(zhuǎn)子 7 齒 ， 使得轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過 176。 ，實(shí)現(xiàn)齒對槽了。定子每個(gè)極距所占的齒數(shù)為不是整數(shù) ， 因此當(dāng)定子的 A 相通電 ， 在轉(zhuǎn)子 N 極 ， 磁極 1 的 5 個(gè)齒與轉(zhuǎn)子齒對齒 ， 旁邊的 B 相繞組的磁極 2 的 5 個(gè)齒和轉(zhuǎn)子齒有 1/4 齒距的錯(cuò)位 ， 即 176。 因轉(zhuǎn)子上共有 50 個(gè)齒 ， 其齒距角為 360176。 A 相繞組通電時(shí)轉(zhuǎn)子 N 極端、 S 極端轉(zhuǎn)子平衡。 當(dāng) A 相繞組通電時(shí) ， 在轉(zhuǎn)子 N 極端磁極 1 上的繞組產(chǎn)生的 S 磁極吸引轉(zhuǎn)子N 極 ， 使得磁極 1 下是齒對齒 ， 磁力線由轉(zhuǎn)子 N 極指向磁極 1 齒面 ， 磁極 5 下也無錫科技職業(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 21 是齒對 齒 ， 磁極 3 和 7 是齒對槽 ， 所示 A 相通電轉(zhuǎn)子 N 極端定轉(zhuǎn)子平衡。 驅(qū)動(dòng)接口電路如圖 44 所示： 圖 44 本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路接線圖 當(dāng)兩相控制繞組按次序輪流通電，每拍只有一相繞組通電，四拍構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。 環(huán)形分配器 將脈沖及方向信號(hào)按設(shè)定的 節(jié)拍方式，轉(zhuǎn)換為功放管的導(dǎo)通和截止信號(hào)，從而控制各相繞組的通電和斷電。 驅(qū)動(dòng)器的選擇 本設(shè)計(jì)選用型號(hào)為 DMD402A 的驅(qū)動(dòng)器。2648BB 圖 42 兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組接線 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)必須有驅(qū)動(dòng)器和控制器才能正常工作。 1537A A 繞組接線如圖 42 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 19 轉(zhuǎn)子鐵芯上均勻分布 50 個(gè)齒，兩段鐵芯上的小齒相互錯(cuò)開 半個(gè)齒距，定轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬相同。兩相混合式步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 41 所示： 圖 41 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組接線如圖 所示， A、 B 兩相繞組沿徑向分相，沿著定子圓周有 8 個(gè)凸出的磁極， 7 磁極屬于 A 相繞組， 8磁極屬于 B 相繞組，定子每個(gè)極面上有 5 個(gè)齒，極身上有控制繞組。cm，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 36g 步進(jìn)電機(jī)的選擇 本設(shè)計(jì)使用的步進(jìn)電機(jī)選用的是型號(hào)為 DM4250E 的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，該型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)步矩角為 176。 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 18 第四章 S7200 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)方法很多，按照使用的控制裝置來分可以分為 :普通集成電路控制、單片機(jī)控制、工業(yè)控制機(jī)控制、可編程控制器控制等幾種。由于通過控制脈沖個(gè)數(shù)可以很方便的控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角位移，且步進(jìn)電機(jī)的誤差不積累，可以達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。 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 17 步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一， 廣泛應(yīng)用在各種家電產(chǎn)品中，例如打印機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、玩具、雨刷、機(jī)械手臂和錄像機(jī)等。 3）混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)，它又分為兩 相和五相。 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。 按使用頻率分為高頻步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和低頻步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)的分類 按其工作方式分為功率式和伺服式：功率式輸出轉(zhuǎn)矩較大，能直接帶動(dòng)較大的負(fù)載；伺服式輸出轉(zhuǎn)矩較小， 只能帶動(dòng)較小的負(fù)載，對于大負(fù)載需通過液壓放大元件來傳動(dòng)。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 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)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是步進(jìn)形式的，故稱為 “步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ”。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字 /角度轉(zhuǎn)換器，也是一個(gè)串行的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有鉗制 轉(zhuǎn)矩。比如，當(dāng)人們說 2Nm 的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 2Nm 的步進(jìn)電機(jī)。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則“相數(shù)”將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì) 分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。 。、五相的為 176。、三相的為 176。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為 176。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，這個(gè)步距角可以稱之為“電機(jī)固有步距角”，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。 11）步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢；頻率越高，反向電動(dòng)勢越大。 9）步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)溫度過高時(shí)會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏 130 度以上，有的甚至高達(dá)攝氏 200 度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏 8090 度完全正常。 7）步進(jìn)電機(jī)只能通過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]。 5）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的噪聲和振動(dòng)較大，帶慣性負(fù)載的能力較差。 3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易