机械5

目录 摘要III ABSTRACT IV 第一章绪论1 1.1引言1 第二章方案论证比较设计3 2.1PLC技术的发展概述3 2.2PLC技术在步进电机控制中的发展状况4 2.3步进电机的发展状况5 2.4步进电机的工作原理7 2.5步进电机的控制和驱动方法简介8 第三章步进电机工作方式的选择9 3.1常见的步进电机的工作方式9 3.2控制步进电机换向顺序10 3.3控制步进电机的转向10 3.4控制步进电机的速度10 3.5西门子PLC控制步进电机的设计思路10 3.5.1步进电机控制方式11 3.5.2西门子PLC控制步进电机12 3.6设计任务14 第四章S7200直接控制步进电机硬件设计15 4.1s7200的介绍15 4.1.1性能17 4.1.2西门子PLC应用中需要注意的问题18 4.1.3控制系统中干扰及其来源18 4.1.4主要抗干扰措施19 4.1.5I/O端的接线19 4.1.6正确选择接地点以完善接地系统20 4.2步进电机的具体控制原理20 4.3步进电机的选择21 4.4步进电机驱动电路设计21 4.4.1功率放大器件驱动电机21 4.4.2 PLC直接驱动电机25 第五章控制系统的软件设计27 5.1控制脉冲的产生27 5.2步进电机的旋转方向和时序脉冲的关系29 5.3步数的确定29 5.4定位控制30 5.5步进电机的变速控制31 第六章本设计相关控制简介35 6.1初始化35 6.2设置和取消参考点35 6.3定位控制35 6.4选择旋转方向36 6.5起动电机36 6.6停止电机36 6.7联锁37 6.8硬件接口定义37 第七章设计总结38 参考文献39 致谢40 附录41 2.4步进电机的工作原理 步进电机是将电脉冲信号转成角位移或线位移的电磁机械装置，是一种输出与输入数字脉冲相对应的增量式数字元件。在数控机床、绘图机、打印机等方面应用广泛。它也可以看作是一种特殊的同步电机;它具有快速起停、精确步进及直接接收数字量的特点，它的步距角和转速不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件如温度、气压、冲击、和振动等影响，仅与脉冲频率有关，这些特点使它完全适用于数字控制的系统中作为伺服元件，并使整个系统大为简化而又运行可靠。 本课题选用了最常见的一种小步距角的三相反应式步进电机其剖面图。如图1-1所示，电机的定子上有6个等分的磁极，相邻两个磁极间的夹角为60度。磁极上装有控制绕组并联成A, B, C三相。转子上均匀分布40个齿，每个齿的齿距为9度。定子每段极弧上也有5个齿，定、转子的齿宽和齿距都相同。每个定子磁极的极距为60度，所以每个极距所占的齿距数不是整数。当A极下的定、转子齿对齐，B极和C极下的齿就分别和转子齿相错三分之一的转子齿距，即为3度。这时若给B相通电，电机中产生沿B极轴线方向的磁场，因磁通要按磁阻最小的路径闭合，就使转子受到反应转距(磁阻转距)的作用而转动，直到转子齿和B极上的齿对齐为止。此时，A极和C极下的齿又分别与转子齿相错三分之一的转子齿距。由此可见:错齿是促使步进电机旋转的根本原因。若断开B相控制绕组，而接通C相控制绕组，这时电机中产生沿C极轴线方向的磁常同理，在反应转距(磁阻转距)的作用下，转子按顺时针方向转过3度，使定子C极下的齿与转子齿对齐。以此类推，当控制绕组按A->B->C->A顺序循环通电时转子就沿着顺时针方向以每个脉冲转动3度的规律转动起来。若改变通电顺序，即按A->C->B->A顺序循环通电时，转子便按逆时针方向同样以每个脉冲转动3度。这就是单三拍通电方式。若采用三相单、双六拍通电方式运行，即A->AB->B->BC->C->CA->A顺序循环通电，步距角将减小一半，即每个脉冲转过1.5度。