【正文】 EN電機(jī)釋放信號(hào)有效（低電平）時(shí)關(guān)斷電機(jī)線(xiàn)圈電流，驅(qū)動(dòng)停止工作，電機(jī)處于自由狀態(tài)?！艿碗娖健?≤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(wú)微不至的照顧，也感謝同學(xué)們?nèi)陙?lái)對(duì)我學(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(wèn)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(zhuān)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(duì)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(duì)步進(jìn)電機(jī)繞組的通電方式和通電順序，來(lái)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(yǔ)句表語(yǔ)言寫(xiě)成。程序如下：//設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)方向LDN //若電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)A //且轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)置于1S , 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(kāi)關(guān)置于0R , 0 //順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 程序調(diào)試 按照上述所編寫(xiě)的程序繪制梯形圖，而后編譯程序，如圖411至413圖411圖412圖413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(guò)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。=1，則電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂撇糠值挠赏獠块_(kāi)關(guān)決定，：圖48 PLC控制接線(xiàn)圖如圖4410所示圖49 接線(xiàn)實(shí)物圖1圖410 接線(xiàn)實(shí)物圖本設(shè)計(jì)希望通過(guò)控制PLC的2個(gè)開(kāi)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(wú)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(kāi)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(chǎng)，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(mǎn)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(duì)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。圖45 A相通電時(shí)定轉(zhuǎn)子齒展開(kāi)圖圖46 B相繞組通電定轉(zhuǎn)子齒展開(kāi)圖 驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置，驅(qū)動(dòng)器的SW1SW3分別設(shè)置為：ON、ON、ON，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(duì)齒時(shí),176。=200個(gè)脈沖。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一圈需要360176。依次類(lèi)推若繼續(xù)按四拍的順序通電，轉(zhuǎn)子就按順時(shí)針?lè)较蛞徊揭徊降剞D(zhuǎn)動(dòng)，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，176。實(shí)現(xiàn)齒對(duì)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(duì)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，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(duì)齒，磁力線(xiàn)由轉(zhuǎn)子N極指向磁極1齒面，磁極5下也是齒對(duì)齒，磁極3和7是齒對(duì)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(xiàn)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。繞組接線(xiàn)如圖42所示：圖42 兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組接線(xiàn) 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。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(kāi)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)，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(yíng)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)，176。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(lái)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(guò)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(guò)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。 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(pán)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。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(lèi)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(duì)于大負(fù)載需通過(guò)液壓放大元件來(lái)傳動(dòng)?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)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(guò)控制脈沖頻率來(lái)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(chēng)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(méi)有鉗制轉(zhuǎn)矩。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)。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(méi)有意義，用戶(hù)只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。 。、176。、176。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，176。電機(jī)出廠(chǎng)時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，這個(gè)步距角可以稱(chēng)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(wú)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(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)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(guò)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(lái)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(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]。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，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。2）由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡(jiǎn)單、廉價(jià)又非?？煽?。 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)。