五相十拍步进电机控制设计.doc

word目录第1章 引言 2第2章 系统总体方案设计 32.1 五相十拍步进电动机的控制要求 32.2 方案原理分析 32.3 方案设计思路 4第3章 PLC控制系统设计 53.1 I/O地址分配 53.2 PLC外部接线图 53.3 步进控制设计 63.4 梯形图设计 83.5 调试说明 19完毕语20参考文献 21第1章 引言步进电机作为执行元件，是电气自动化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精细机械等领域。

步进电动机具有快速起停、准确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制与仪器仪表的控制元件目前，比拟典型的控制方法是用单片机产生脉冲序列来控制步进电机但采用单片机控制，不仅要设计复杂的控制程序和I/O接口电路，实现比拟麻烦基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点步进电机广泛应用于对精度要求比拟高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现对五相十拍步进电机的控制，主要分为两个方面：五相绕组的接通与断开顺序控制正转顺序：ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB 反转顺序：ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB以与每个步距角的行进速度围绕这两个主要方面，可提出具体的控制要求如下：1、可正转或反转；2、运行过程中，步进三种速度可分为高速〔0.05S〕，中速〔0.3S〕,低速〔0.5S〕三档，并可随时手控变速；下面介绍一种基于PLC的步进电机控制的方法。

第2章 系统总体方案设计2.1 五相十拍步进电动机的控制要求1．五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E ,正转顺序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB反转顺序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB2．用五个开关控制其工作：1号开关控制其运行 ( 启 / 停 )2号开关控制其转向 〔ON为正转，OFF为反转〕3号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.5 秒)4号开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 秒)5号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.03 秒)6号开关控制其紧急停止 ( ON 为急停，OFF 为运行 )2.2 方案原理分析在对五相十拍步进电机的控制中，主要分为两个方面：五相绕组的接通与断开顺序控制以与正反向调节和调速功能正转顺序：ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB 反转顺序：ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB五相步进电动机有五个绕组：A、B、C、D、E，控制步进电动机五相十拍的时序图图2.1所示〔1〕正转时序图 〔2〕反转时序图 图2.1 五相十拍步进电机时序图2.3 方案设计思路利用三个位移存放器并向其分别赋值50、10、3，来控制不同转速时的延时时间，在针对正反转的选择时可以采用调用子程序的方法分别编辑，每种速度调节均利用十个定时器实现其绕组延时通断，从而实现步进电动机的步进要求。

在换向时，同样计时器可以完成相应的计时工作，两个子程序的工作互不干扰，且两者无法同时运行，因此在主程序中调用子程序时只能选择其中之一进展调用，有效的防止了程序混乱为保证运行安全，防止误触误启动事件的产生启动开关速度选择，转向选择三者均已完成时程序放可启动，假如有任意一项的操作未完成，如此程序无法运行为防止安全事故和应对紧急情况同时应在主程序和两个子程序中设置紧急停止，当紧急停止按钮按下时程序立刻停止运行第3章 PLC控制系统设计3.1 I/O地址分配3.1.1 各输入量作用：SB1打开时程序可以启动，在此过程中支持切换转速与方向SB2默认〔I0.1=0〕反转，当SB2打开〔I0.1=1〕是正转急停SB6默认状态〔I0.5=0〕，当打开SB6〔I0.5=1〕时程序立刻停止，重新恢复默认状态时，程序再次从头开始运行速度选择开关SB3，SB4，SB5分别对应低速，中速，快速，当SB3打开(I0.2=1，I0.3=0，I0.4=0)选择低速并向位移存放器赋初值50即计时器计时0.5秒；当SB4开(I0.2=0，0.3=1，0.4=0)选择中速位移存放器赋初值10时器计时0.1秒；当SB5开(I0.2=0，0.3=0，I0.4=1)高速位移存放器赋初值3计时器计时0.03秒。

控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号启/停控制常开按钮SB1正/反控制常开按钮SB2低速常开按钮SB3中速常开按钮SB4快速常开按钮SB5急停常开按钮SB6输出信号输出端子A端子A输出端子B端子B输出端子C端子C输出端子D端子D输出端子E端子E 表3.1 I/O口分配表3.2 PLC外部接线图PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定根据上图的I/O分配表通过查阅手册选择S7-200 CPU222根本单元〔8入/6出〕1台步进电动机采用五相十拍控制外部接线图如图3.2所示： 图3.2 PLC外部接线图将五相十拍步进电机的十拍分别定义为M0.0、M0.1、M0.2、M0.3、M0.4、M0.5、M0.6、M0.7、M1.0、M1.1,绕组A、B、C、D、E分别定义为输出量Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4步进电机的每拍对应不同的输出量M与Q的输出关系如表3.3表3.4所示反转ABCDE100000000011100010000000001101001000000001110000100000000110000010000000111000001000000011000000100010011000000010010001000000001011001000000000111000表3.3 电机正转时移位存放器输出状态与步进电机绕组状态真值表表3.4 电机反转时移位存放器输出状态与步进电机绕组状态真值表反转ABCDE100000000011000010000000011001001000000010001000100000010011000010000000011000001000000111000000100000110000000010001110000000001001100000000000111100电机正转时电机反转时启停使用单按钮控制。

梯形图设计如下，首先选择SB3(SB4或SB5)选择一种步进速度，把三个值50、10、3分别送到VW100可得到低速、中速、高速三种速度再按SB1(I0.0)使M2.0得电，假如按下SB2(I0.1)如此选着正转同时选择了子程序一，不按SB2(I0.1)如此选择反转同时选择了子程序二此时M0.0接通，T37同时开始计时，并输出对应的输出量，T37计时完毕如此M0.0停止运行并停止输出，M0.1开始运行T38同时开始计时并将对应量输出同理依次运行至M1.1，T46同步计时，并做相应输出计时完毕后重新回到M0.0再次进展循环子程序顺序功能图子程序一，正转 图 3.5 电机正转顺序功能图子程序二，反转按照梯形图设计原理与顺序功能图将将梯形图输入V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9软件中程序如下主程序子程序1子程序23.5 调试说明将梯形图保存后导出为awl格式的文件，然后将此文件当如仿真软件中，选择一样的CPU型号，此处选择CPU型号为CPU 222REL 02.01点击绿色三角箭头开始运行，并点击State Program开始监视运行状态，主程序仿真界面如下，程序可顺利运行并满足所有设计要求。