五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试
摘要
步进电动机实质上是一种电脉冲信号，它可以进入开环控制电动机的线性移动，也可以进入步进电动机角位移,从发明发展到现在在数字及自动化控制系统中应用有不可替代的作用。步进电动机具有快速反转响应、高可靠性和准确定位的优势，当进入执行机构的步骤接收到脉冲信号时，它驱动一个步进电动机根据设定一个固定的角度的方向称为"步距角",它的旋转是一个固定的角度，然后一步一步的进行。旋转角的大小可以通过改变脉冲的数量来调整，就可以准确达到定位;马达转动的速度和加速度可以通过控制脉冲的频率来控制，从而实现速度调节的目的。这篇文章详细介绍了使用PLC控制原理，还有硬件和软件的设计方法。其内容主要包括I/0地址分配、PIC 外部接线图、控制流程图、梯形图以及语句表。在本文中，使用16位移位寄存器的设计过程。程序的编程大大简化了，使程序更紧凑,方便了设计。
关键词; 步进电动机 总体方案: 梯形图 调试过程
Abstract
Step into the motor is electrical pulse, into the displacement or linear displacement of the toll master motor, and it has large sum of applications at the modern digital programming master system.Stepper master has a rapid inversion response, the advantages of high reliability and accurate positioning, when entered the steps to receive pulse of the pulse the actuator,Its drive stepper motor call "step Angle" according to the set toll direction, which is a fixed slew Angle and then one step. The size of the angular displacement is controlled by controlling the number of pulses to achieve accurate positioning. The speed and acceleration of the motor can be controlled by controlling the frequency of the pulse, thus achieving the goal of speed regulation. This article introduces the principle of PLC control and the design method of hardware and software. Its contents mainly include I/0 address assignment, PIC external wiring diagram, control flow chart, ladder diagram and statement table. In this paper, the design process of the 16-bit shift register is used. Program programming is greatly simplified to make the program more compact and convenient for design.
Key words; Overall scheme of stepper motor: ladder diagram debugging process.
Key word:step motor general scheme:ladder diagram debugging process
第一章 引言
1.1 步进电动机简介
步进电动机(stepping motor),在20世纪20年代，英国人最先研发出来。在20世纪中期，人们逐渐在步进电动机上应用晶体管，在数字及自动化上使用，使得控制变得更容易了。在未来，通过不断的改进，使今天的步进电动机广泛地用于需要较高的定位精度，在一个灵活且高度可控的机械系统中，例如可靠性。要求自动化生产过程中做到节省人力资源，要求我们在自动化中采用那些快速有效率的机器，那么对于步进电动机的踪迹，我们就会很轻易的发现。尤其是对速度的强调、对位置把握能力、要求对步进电动机的指令动作进行精确的操作，这就要求我们掌握灵活的控制场合。
步进电动机是将电脉冲激发信号转换成与角位移或线性位移控制马达相对应的离散值，这种电机每当进入电子脉冲时，就会移动一个步骤，我们常用的就是这种脉冲电动机。在数字控制系统中，大量的步进电动机被应用,例如数字-模拟转换装置、计算机外围设备、行车录像仪、各类钟表等之中,此外，在机械、工业、电气设备、各类机械设备自动化设备中也会应用很多。因此，步进电动机的操作性能之间确定一个合适的选择电动机和驱动电源是十分重要的。
步进电动机是一种电机脉冲，使其成为执行机构的角位移。简单的分析它的原理就是:当进入执行机构的步骤感应到步进电动机发出的脉冲信号时，它驱动进入电机的台阶，这时，它就会在该组的方向上旋转一个角度，该角度的值是一个固定的量。若要改变角位移大小，我们可以使用改变脉冲的数目来改变,这样，定位就能够做到准确了;对于步进电动机的调速，我们可以改变脉冲频率，改变旋转速度和加速度得以实现。
步进电动机的种类:
永磁式步进电动机：也叫PM步进电动机，它使用永磁磁钢作为它的转子。利用磁转子磁场和转子磁场，相互排斥在线圈电流方向，从而使步进点动机正向/反向旋转。成本低是这种电机的显著优点。
反应式步进电动机：国外叫VR步进电动机,在国内，也叫BF步进电动机,是一种传统的步进电机，它的工作原理很简单，转子是均匀分布在小齿上的，而定子齿有三个激发线圈，它的几何轴与转子齿轴相交错。它的方向由导电顺序所决定。
混合式步进电动机,即FB步进电动机，它身上集合了永磁式和反应式的优点，尤其，转子本身就具有磁性是它最大的特点。与反应式步进电动机相比，它产生的转矩要更大，但转速性要低于它。
我们需要掌握到电气、电机、电子及计算机等许多专业知实才能进一步了解和使用步进电动机。
1.2设计任务及要求
1.2.1控制要求
1.罗列出电动机的五个绕组: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<-AB
2.采用五个开关来控制其工作:
1号开关控制其运行(启/停)。
2 号开关控制其低速运行(转过一个步距角需0.5 秒)。
3 号开关控制其中速运行(转过一个步距角需0.1秒)。
4 号开关控制其低速运行(转过一个步距角需0.03 秒)。
5 号开关控制其转向(ON 为正转,OFF 为反转)。
1.2.2功能要求
要求如下：
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以及每个步距角的行进速度。围绕这两个方面，解决问题如下：
1. 五相十拍步进电动机的总体结构设计；
2. 五相十拍步进电动机的硬件构成及控制板电路扩展设计；
3. 五相十拍步进电动机的控制系统的软件设计；
目 录
摘要………………………………………………………………………………1
第一章 引言
1.1步进电动机简介.................................................2
1.2设计任务及要求.................................................................................................3
1.2.1 控制要求....................................................................................................3
1.2.2功能要求.....................................................................................................3
1.2.3性能要求.....................................................................................................3
第二章 可编控制器
2.1 可编控制器的工作原理.........................................4
2.2可编控制器的组成..............................................4
2.3可编控制器的特点..............................................5
2.4可编控制器的性能指标..........................................6
第三章 系统总体设计方案
3.1设计的基本思路................................................7
3.2方案原理分析
3.2.1步进电动机的驱动控制.....................................7
3.2.2步进电动机的调速控制.....................................8
3.2.3步进电动机的转向控制.....................................8
第四章 PLC控制系统设计
4.1步进控制设计..................................................9
4.2控制流程图...................................................12
4.3输入输出编址.................................................13
4.4选择PLC类型.................................................13
4.5PLC外部接线图................................................14
4.6梯形图程序设计...............................................14
4.7控制语句表...................................................20
4.8程序的调试...................................................23
结论
毕业总结
致谢
参考文献
参考文献
[1] 王宗才.机电传动与控制.北京：电子工业出版社， 2011：247-260
[2] 程宪平.机电传动与控制.华中科技大学出版社，2003：102-110
[3] 吴中俊，黄永红.可编程控制器原理及应用.机械工业出版社，2003：57-66
[4] 陈立定，苏开才.电气控制与可编程控制器.华南理工大学出版社.2001：42-45
[5] 陈立定.电器控制与可编程控制器.广东：华南理工大学出版社，2001：35-37
[6] 吴中俊，黄永红.可编程程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，2003:7-9
[7] 于庆广.可编程控制原理与系统设计.北京：清华大学出版社.2004:210-214
[8] 史国生.电器控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003：235-239
[9] 李媛.PLC原理与应用.北京：北京邮电大学出版社，2009：7-15
[10] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2008：9-12
