DZ168西门子PLC的步进电机直接控制
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中文资料浅析步进电机的 PLC 控制技术与发展趋势1、概述:随着微电子技术和计算机技术的发展,可编程序控制器有一了突飞猛进的发展,其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围,它与计算机有一效结合,可进行模拟最控制,具有一远程通信功能等。有-人将其称为现代丁业控制的三大支柱(即 PLC,机器人,CAD/CAM)之一,目前可编程控制器广泛应用于冶金、矿业、机械、轻丁等领域,为工业自动化提供了有一力的工具。PLC 控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制,可省去该单元的数控系统,使该单元的控制系统成本降低。2、步进电机的基本特点:(1) 、一般步进电机的精度为步进角的 3-5%且不累积。(2) 、步进电机外表允许的最高温度步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于小同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏 130 度以上,有一的甚至高达摄氏 200 度以上,所以步进电机外表温度在摄氏 80-90 度完全正常(3) 、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大在它的作用大,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。(4) 、步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有一啸叫声步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值.,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有一负载的情况下,启动频率应更低如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有一加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频.步进电动机以其显著的特点,在数字化制造时代发挥着重大的用途伴随着小同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高,步进电机将会在更多的领域得到应用。3、步进电机控制系统的组成:步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度称为“步距角” ,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移最,从而达到确定位的目的;同时,可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的步进电机.可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有累积误差精度为百分百的特点,泛应用于各种开环控制。4、步进电机的 PLC 制技术:应使输入步进电机的输入脉冲总数和脉冲频率受到相应的控制。因此在控制软件上设置一个脉冲总数和脉冲频率可控的脉冲信号发生器;对于频率较低的控制脉冲,可以利用 PL 的定时器构成,脉冲频率可以通过定时器的定时常数控制脉冲周期,脉冲总数控制则可以设置一脉冲计数器 C10 当脉冲数达到设定值时,计数器 C1。动作切断脉冲发生器回路,使其停止,伺服机构的步进电机无脉冲输入时便停止运转,伺服执行机构定位当伺服执行机构的位移速度要求较高时,可以用 PLC 的高速脉冲发生器. 不同的 PLC 其高速脉冲的频率可达 4000 6000Hz. PLC 用来产生控制脉冲,通过 PLC 编程输出一定数最的方波脉冲,控制步进电机的转角,可编程控制器输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。PLC 控制的步进电机可以以采用软件环行分配器,硬件环行分配器采用软环占用的 PLC 资源较多,特别是步进电机绕组相数大于四时,对于大型生产线应该充分考虑采用硬件环行分配器,虽然硬件结构稍微复杂些,但可以节省占用 PLC 的输出输入点数,目前市场有一多种专用芯片可以选用.步进电机功率驱动器 PLC 输出的控制脉冲放大到几十至上百倍, 伏特、几安到几十几安的驱动能力,一般 PLC 的输出接口具有一定的驱动能力,而通常的晶体管内流输出接口的负载能力仅为十几到几十伏特、几十到几百毫安,但对于功率步进电机则要求几十到上百伏特,几安到几十安的驱动能力,因此应该采用驱动器对输出脉冲进行放大。5、国内外电机的发展趋势:(1) 、继续沿着小型化的方向发展随着电动机本身应用领域的拓宽以及各类整机的不断小型化,要求与之配套的电动机也必须越来越小,在 57, 42 机座号的电动机应用了多年后,现在其机座号向 3 9, 3 5,30, 25 方向向下延伸。(2) 、对电动机进行综合设计即把转速位置传感器,减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起,这样使其能方便地组成一个闭环系统,因而具有一更加优越的控制性能。(3) 、向五相和三相电动机方向发展.目前,泛应用的二相和四相电动机,其振动和噪声较大,而五相和三相电动机具有优势性而就这两种电动机而言,五相电动机的驱动电路比三相电动机复杂,因此三相电动机系统的性能价格比要比五相电动机更好一些我国的情况有一所小同,直到 20 纪纪八十年代,一直是磁阻式步进电动机占统治地位,混合式步进电动机是 80 年代后期才开始发展,至今仍然是两种结构类型同时并存。尽管新的混合式步进电动机完全.可能替代磁阻式电动机,但磁阻式电动机的整机获得了长期应用,对于它的技术也较为熟悉,特别是典型的混合式步进电动机的步距角与典型的磁阻式电动机的步距角不一样,用户改变这种结构小是很客易的,这就使得两种机型并存的局面难以在较短时问内改变。这种现状对步进电动机的发展是不利的。英文资料The shallow treads into the PLC control technique and development trend of electrical engineering1. Say all:Along with the micro-electronics technique and the calculator technical hair Exhibition, the programmable preface controller has an advance by leaps and bounds of hair Exhibition, its function has already outrun a logic control far and far, in proper order The scope of control, it has an effect to combine with calculator, can enter Go to imitate to control most, have along range correspondence function etc. Have-The person is called it the modern D industry controls of three pay pillar greatly(namely PLC, robot, CAD/CAM)it a, currently programmable controller BE applied in metallurgy extensively, Mineral industry, machine, light Class D realm, automate for the industry Provided to there is the tool of one dint The PLC controls of tread to open the wreath servo organization into the electrical engineering should Used for combining tool machine to produce an on-line number to control a slippery pedestal to control automatically Make, can the province go to the number of that unit to control system, making that unit The cost of controling the system lowers.2、Tread into the basic characteristics of electrical engineering:(1)、tread generally into the accuracy of the electrical engineering for tread into Cape of 3-5% and dont accumulate.(2)、tallest temperatures which enter electrical engineering outward appearance and allow tread and lead into the electrical engineering temperature high can make the magnetism material of electrical engineering back first, cause the dint descend thus is as for lose a step, so the electrical engineering outward appearance allow of the tallest temperature should be decided by small back with electrical engineering magnetism material and order; Speak generally, the magnetism material backs to order all above have in 130 C an of even be up to 200C above, so tread completely normal into the electrical engineering outward appearance temperature in 80-90C.(3)、dints which enter electrical engineering would with turn to go up but descend soon,While treading to turn to move into the electrical engineering, electrical engineering each electricity feeling which round a set mutually will become one anti- to electromotive force; The frequency is more high, anti- to electromotive force more big ,big in its function, the electrical engineering enlarges with the frequency(or speed) but mutually the electric current let up, causing the dint descend thus.(4)、 can revolve normally when 4 enter electrical engineering low speed, but if high in certain the speed cant start, and the companion have a roar the interjection tread to have a technique parameter into the electrical engineering: empty carry start frequency, then tread into electrical engineering at empty carry under circumstance can start normally of pulse frequency, if the pulse frequency is high in should be worth., The electrical engineering cant start normally, the possible occurrence throws a step or blocks up to turn. Under the situation that there is one load, the start frequency should be much lower if want to make the electrical engineering attain high speed to turn to move, the pulse frequency should have an acceleration process, then start the frequency is lower, then press certain acceleration to rise the high hoped. Tread to show the characteristics of with it into the electric motor, turn ages of manufacturing to develop important use to accompany with in the numeral small together of numeral turn technical of development and tread into the electrical engineering technical exaltation,tread will get an application in more realms into the electrical engineering.3、enter an electrical engineering control system to constitute:Tread is a kind of performance organization that will give or get an electric shock a pulse conversion to move for the Cape into the electrical engineering. When tread to receive to a pulse signal into the actuator, it drives a step to press the direction of enactment to turn to move an angle for fixing to be called tread to be apart from Cape into the electrical engineering, it revolves one-step circulate with the fixed angle one step. Can pass control pulse piece to control a Cape to move to attain the purpose of assurance most and thus; Can pass control pulse frequency to control electrical engineering to become dynamic speed and acceleration in the meantime, the purpose attained to adjust thus soon treads into the electrical engineering. Can be the special kind electrical engineering that a kind of control uses, make use of it didnt accumulate error margin accuracy to 100 to divide 100 of characteristics, be suffused with to apply in various open a wreath control PLC which enter electrical engineering technique.4、make the importation tread to be subjected to a homologous control into total amount and pulse frequency of the importation pulse of electrical engineering. Establish the pulse signal occurrence that a pulse total amount and pulse frequency can control a machine therefore and in control,software; Can make use of PL in fixed time a machine composing for the frequency lower control pulse, the pulse frequency can pass in fixed time machine in fixed time constant control pulse period, the pulse amounts control then can establish a the pulse counter C10 be when the pulse number attain initial value, count machine C1.The action cuts off pulse back track, making it stop, the servo organization tread into the electrical engineering have no the pulse input then stop operation,servo performance organization fixed position be servo performance organization of when move speed to have higher request, can use PLC high-speed pulse,Different PLC it the frequency of high-speed pulse can reach to 4000-6000Hzses. The PLC is used to produce control pulse, passing PLC plait distance exportation several pulses certainly the control treads to turn Cape into the electrical engineering, programmable controller outputs control the pulse enters electrical engineering to switch on electricity sequence to assign by the step homologous of round a set. The PLC controls of tread can go an allotment machine by adoption software wreath into the electrical engineering, the hardware wreath goes allotment machine to adopt the PLC resources that the soft wreath takes up more, Tread especially to round a set to count mutually into the electrical engineering big should consider adoption hardware wreath to go allotment machine well for large production line at 4, although the hardware structure is a little bit a little more complicated, can save an exportation importation of taking up the PLC point, the market has a various appropriation chips to choose touse currently. Tread to enlarge to several ten highest hundred folds into the outputs control of the actuator PLC of the electrical engineering power pulse, volt, several Anne arrive several ten several Anne s drive an ability, the exportation of general PLC connects to have to certainly drive an ability, but inside usual transistor flow exportation to connect an oscular load ability only for ten several arrive several ten volts, several ten arrive several 100 million Anne but tread to then have several request into the electrical engineering to the power ten arrive up 100 volts, several Anne arrive several ten Anne s drive an abilityso should adopt an actuator to output the pulse carry on enlarging.5、The development trend of 5 domestic and international electrical engineering: (1)、continue along small scaled direction development turned along with electric motor application the realm open widely and each kind of whole machine is continuously small scaled to turn, the electric motor which requests with its kit have to also more and more small, at 57, the electric motor of 42 machine seat numbers applies many after years, now its machine seat number to 39,35,30,25 directions get down extension.(2 )、right nesses of electric motors carry on comprehensive design namely turn soon position to spread a feeling machine, decelerate the wheel gear etc. and electric motor essence to synthesize design together, so make it be able to constitute 1 to shut wreath system expediently, as a result have one more superior control function.(3)、to five mutually with three mutually the electric motor direction develop,Be suffused with currently applied of two mutually with four mutually the electric motor, its vibration and voice are bigger, but five mutually with three mutually the electric motor have advantage but in regard to these two kinds of electric motors, five mutually the electric motor drive electric circuit compare three mutually electric motor complications, so three mutually the function price of electric motor system than want than five mutually the electric motor is a little bit better our country of the circumstance have small one together, until 20 Ji,Ji,80s, has been is the type of to tread to share governance position into the electric motor, the mixture type tread into the electric motor is after 80s to expect just start developing, still is two kinds of structure types up to now in the meantime keep both. Though new of the hybrid type tread into the electric motor completely. May act for the type electric motor, but the whole machine of the type electric motor acquire to apply over a long period of time, to its technique also compare in order to acquaint with, especially typical of hybrid types treading to tread type electric motor of being apart from the Cape and typical model to tread into the electric motor be different apart from the Cape the customer changes this kind of structure small is the guest is easy very much, this make two kinds of models keep both of the situation is hard to change in shorter the hour ask. This kind of present condition is disadvantageous to the development which treads into the electric motor.毕业设计(论文)任务书学生姓名 _唐玉铖 指导教师_黄云龙、廖东进、朱秋琴 职称副教授、助教、助教 系别_信息与电子工程系_专业 工自 年级 04 级_班级 1 课题名称 西门子 PLC 步进电机的直接控制 任务与要求:一、 设计(论文)要求:本课题的主要任务是通过 PLC 控制系统,实现对步进电机工作状态的控制。具体设计方案如下:本设计西门子 S7-200 系列可编程逻辑控制器对步进电机进行控制,通过数字 I/O 输出口具有时序的方波作为步进电机的控制信号,信号经过驱动电路驱动步进电机。设计的主要内容和要求:1、 根据所选的课题,参考一些优秀的学习网站,完成该课题的建设。2、 参与该课题的各位同学必须分工合作。在设计中既要有自己一定的工作量,同时具备良好的团队合作精神。3、 毕业设计论文体现了毕业设计的质量,所以各位同学必须在论文中体现自己在毕业设计中所采用的方法、思想以及设计策略。论文的格式包括:(1)中英文摘要(2)目录(3)正文(4)致谢(5)参考文献(6)附录。论文书写要求语言精练、简洁,表达力求准确,字数 12000 以上,最后要求用 A4 开纸打印,并装订成册,形成书目结构。4、 在整个设计当中要严格按照学校和系部的各种规章制度和要求,按时完成所要求完成的任务。二、 设计(论文)条件:提供设计所需的书籍、计算机、PLC 设计所需的设备等。三、 设计(论文)资料:提供步进电机、PLC 设计等相关所需资料。四、 设计(论文)教学要求:(可以同一专业相同)要求同学们有较强的学习和自学能力,能根据需要查找资料,独立思考和设计。要求同学熟悉步进电机的工作原理并具有一定的单片机设计能力。五、 设计(论文)进度安排:(可以同一专业相同)第 01 周至第 02 周:查阅中文及英文资料(并翻译一篇外文资料) ,了解步进电机的工作原理以及 PLC 设计内容,收集相关资料;第 03 周至第 03 周:完成毕业设计(论文)开题报告,并开始进行毕业设计;第 04 周至第 08 周:完成控制系统的硬件设计;第 09 周至第 12 周:完成控制系统的软件设计;第 13 周至第 13 周:软件和硬件的调试;第 14 周至第 15 周:整理相关资料,完成毕业设计(论文)手稿及最终电脑打印的毕业论文;第 16 周至第 16 周:毕业设计(论文)小组答辩;第 17 周至第 17 周:答辩。六、 学生分组名单丁小伟;唐玉铖 信系与电子工程 系毕业设计 (开题报告 ) 毕 业 设 计 (论 文 )开 题 报 告信息与电子工程系 系 电气自动化工业 专业 04 级 1 班课题名称:西门子 PLC 步进电机的直接控制毕业设计(论文)起止时间:2007年 3 月 2 日 6 月 10 日(共 16周)学生姓名:唐玉铖 学号:5指导教师: 黄云龙、朱秋琴、廖东 报告日期: 2007.6.7 信系与电子工程 系毕业设计 (开题报告 ) 1、本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述:可编程控制器(PLC)发展现状:可编程控制器(简称 PLC) 是种数字运算操作的电子系统 ,是在 20 世纪 60 年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器 ,其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算等操作指令 ,并通过数字的、模拟的输入和输出 ,控各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备 ,都是按易于与工业控制系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。PLC 自产生至今只有 30 多年的历史 ,却得到了迅速发展和广泛应用 ,成为当代工业自动化的主要支柱之一。产生和发展过程现代社会要求生产厂家对市场的需求做出迅速的反应 ,生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。老式的继电器控制系统已无法满足这一要求 ,迫使人们去寻找一种新的控制装置取而代之。PLC 的特点:(1) 、通用性强 ,使用方便。由于 PLC 产品的系列化和模块化 ,PLC 配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。当控制对象的硬件配置确定以后 ,就可通过修改用户程序 ,方便快速地适应工艺条件的变化。(2)、功能性强 ,适应面广。现代 PLC 不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能 ,而且还具有 A/ D 和 D/ A 转换、数值运算、数据处理等功能。因此 ,它既可对开关量进行控制 ,也可对模拟量进行控制 ,既可控制 1 台生产机械、1 条生产线 ,也可控制 1 个生产过程。PLC 还具有通讯联络功能 ,可与上位计算机构成分布式控制系统 ,实现遥控功能。(3)、可靠性高 ,抗干扰能力强。绝大多数用户都将可靠性作为选择控制装置的首要条件。针对 PLC 是专为在工业环境下应用而设计的 ,故采取了一系列硬件和软件抗干扰措施。硬件方面 ,隔离是抗干扰的主要措施之一。PLC 的输入、输出电路一般用光电耦合器来传递信号 ,使外部电路与 CPU 之间无电路联系 ,有效地抑制了外部干扰源对 PLC 的影响 ,同时 ,还可以防止外部高电压窜入 CPU 模块。滤波是抗干扰的另一主要措施 ,在 PLC 的电源电路和 I/O 模块中 ,设置了多种滤波电路 ,对高频干扰信号有良好的抑制作用。软件方面 ,设置故障检测与诊断程序。采用以上抗干扰措施后 ,一般 PLC 平均无故障时间高达 4 万5 万小时。(4)、编程方法简单 ,容易掌握。PLC 配备有易于接受和掌握的梯形图语言。该语言编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。(5)、控制系统的设计、安装、调试和维修方便。PLC 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等部件 ,控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。PLC 的用户程序大都可以在实验室模拟调试 ,调试好后再将 PLC 控制系统安装到生产现场 ,进行联机统调。在维修方面 ,PLC 的故障率很低 ,且有完善的诊断和实现功能 ,一旦 PLC 外部的输入装置和执行机构发生故障 ,就可根据 PLC 上发光二极管或编程器上提供的信息 ,迅速查明原因。若是 PLC 本身问题 ,则可更换模块 ,迅速排除故障 ,维修极为方便。(6) 、体积小、质量小、功耗低,由于 PLC 是将微电子技术应用于工业控制设备的新型产品 ,因而结构紧凑 ,坚固 ,体积小 ,质量小 ,功耗低 ,而且具有很好的抗震性和适应环境温度、湿度变化的能力。因此 ,PLC 很容易装入机械设备内部 ,是实现机电一体化较理想的控制设备。 信系与电子工程 系毕业设计 (开题报告 ) 控系统, 既具有较高的控制精度,良好的控制性能, 又能稳定可靠地工作。因此, 在数字控制系统出现之初, 步进电动机经历过一个大的发展阶段。步进电机驱动技术及现状:虽然步进电机是一种数控元件。易于同数字电路接口。但是,一般数字电路的信号能量远远不足以驱动步进电机!必须有一个与之匹配的驱动电路来驱动步进电机 ,步进电机本体和进电机驱动电路两者密不可分地组成步进电机系统,多年来,随着电力电子技术自动化控制技术以及计算机国内外围绕步进电机驱动电路做了大量的研究与开发。(1) 、驱动电源的发展及国内研制概况:步进电机驱动电源同步进电机本身是一个整体。其性能好坏直接影响步进电机系统性能的优劣。驱动电源性能的好坏及可靠性,在很大程度上与末级功放所用的功率元件直接相关。最初使用的末级功放元件是可控硅,近年来随着大功率晶体管的发展一般不再采用。晶体管具有控制方便调试容易,开关速度快以及元件损耗小等优点,并且由于采用先进的设计,晶体管的开关特性和耐压过流能力有了相当大的改进。因而近几年国内外绝大多数的驱动电源使用晶体三极管作为末级功放元件近年来,由于形槽金属氧化物半导体场效应晶体管综合了大功率双极晶体管和场效应晶体管的优点,具有大功率高耐压高增益的特点,且没有少数载流子存储时间和温度失控并有显著的抑制二次击穿特性,因而使用它可大大提高驱动电源的可靠性,随着成本的降低及使用经验的积累,越来越多的驱动电源将会使用,作为末级功放元件,驱动电源电路结构的发展不同形式的功率放大电路对电机性能的影响各不相同,这种不同形式的功率放大电路的差别主要是功率放大电路中不同的输出级结构。(2) 、步进电机驱动电路 :由控制电路产生步进电机所需要的电脉冲信号, 脉冲分配器把电脉冲信号按规定的方式分配给步进电机各相励磁绕组, 使各相励磁绕组轮流接受脉冲信号的控制。控制电路经脉冲分配后输出的信号很低, 不能提供步进电机所需的输出功率, 必须经过功率驱动部分进行放大。脉冲分配部分可以由硬件电路组成, 也可以由软件实现。当脉冲分配由硬件实现时, 步进电机的驱动系统包括脉冲分配和功率驱动两个部分; 当脉冲分配由软件实现时, 步进电机驱动系统实际上只包含功率驱动部分, 控制电路多由微机及接口电路组成,如本课题“西门子 PLC 步进电机的直接控制”就是由软件实现的。PLC 控制步进电机技术的现状 :随着微电子技术和计算机技术的发展,可编程序控制器有了突飞猛进的发展,其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围。继续沿着小型化的方向发展。随着电动机本身应用领域的拓宽以及各类整机的不断小型化,要求与之配套的电动机也必须越来越小。对电动机进行综合设计。即把转子位置传感器, 减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起, 这样使其能方便地组成一个闭环系统, 因而具有更加优越的控制性。向五相和三相电动机方向发展,目前广泛应用的二相和四相电动机,其振动和噪声较大,而五相和三相电动机具有优势性。而就这两种电动机而言,五相电动机的驱动电路比三相电动机复杂,因此三相电动机系统的性能价格比要比五相电动机更好一些。目前利用可编程序控制器(即 P L C 技术)可以方便地实现对电机速度和位置的控制,方便地进行各种步进电机的操作,完成各种复杂的工作,它代表 信系与电子工程 系毕业设计 (开题报告 ) 了先进的工业自动化革命,加速了机电一体化的实现。 信系与电子工程 系毕业设计 (开题报告 ) 2、设计(论文)要解决的问题和拟采用的研究方法:(1) 、系统整体方案的确立(2) 、系统软件与硬件的设计(3) 、元件的选取系统的方案包括步进电机运动控制方案,PLC 脉冲控制方案。本课题选用PLC 对步进电机也具有良好的控制能力,利用其高速脉冲输出功能或运动控制功能,现对步进电机的控制。步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件,每当对其施加一个电脉冲时,其输出轴便转过一个固定的角度。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比,其转速与单位时间内输入的脉冲数(即脉冲频率)成正比,其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序,便可控制步进电机的输出位移量、速度和转向。步进电机具有较好的控制性能,其启动、停车、反转及其它任何运行方式的改变,都在少数脉冲内完成,且可获得较高的控制精度,因而得到了广泛应用。步进机分为反应式、永磁式和混合式等。步进电机的 PLC 直接控制方式:这种控制方式的优点是大大减少系统设计的工作量,不存在各部分接口信号的匹配问题,提高系统的可靠性。整个控制系统由 PLC 和步进电机组成。PLC 具有实时刷新技术,输出信号的频率可以达到数千赫兹或更高,使得脉冲分配能有很高的分配速度,充分利用步进电机的速度响应能力,提高整个系统的快速性。并且,PLC有采用大功率晶体管的输出端口,能够满足步进电机各相绕组数 10V 级脉冲电压、1A 级脉冲电流的驱动要求。PLC 直接控制步进电机系统设计时,在 PLC 和步进电机选型前,必须计算出脉冲当量、脉冲频率上限和最大脉冲数量 3 个参数:脉冲当量=步进电机步距角螺距 360传动速比脉冲频率上限=移动速度步进电机细分数脉冲当量最大脉冲数量=移动距离步进电机细分数脉冲当量根据脉冲频率确定 PLC 高速脉冲输出频率,根据脉冲数量确定 PLC 的位宽。考虑到系统响应的及时性、可靠性和使用寿命,PLC 应选择晶体管输出型。步进电机细分数一般可选择 2、5、10、25 细分,以避开电机的共振频率。编制 PLC 控制程序时将传动系统的脉冲当量、反向间隙、步进电机的细分数定义为参数变量,以便现场调整。 信系与电子工程 系毕业设计 (开题报告 ) 3、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路重点研究与关键问题:PLC 控制脉冲与电机运动状态的对应关系:解决思路:控制具体原理如下:如下图所示,环形分配程序通过输出端口 A、B、C 进行环形脉冲分配,从而控制接到步进电机三相绕组的 48V 直流电源的依次通、断,形成旋转磁场,使步进电机转动。步进电机的转动,由于步进电机是电感性负载,直流电阻很小,故接限流电阻以免脉冲电流过大损坏,PLC 端口,即 A、B、C 所对应的大功率晶体管。当 A、B、C 所对应的大功率晶体管按: AABBBCCCAA次导通、断开时,步进电机正转。按: AACCCBBBAA依次导通、断开时,步进电机反转,即步进电机可以按三相六拍工作。每当步进电机走一步,环形脉冲分配程序的步数减一,当步数减为零时,停止环形脉冲分配,等待下一次的脉冲输入。图 步进电机基本图样 信系与电子工程 系毕业设计 (开题报告 ) 4、完成本课题所必须的工作条件(如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等)及解决的办法:本课题运用到的了以下书籍:1孙涵芳,徐爱卿.MSC - 51/96 系列单片机原理与应用.北京:北京航空航天大学出版社,19882何立民.MSC-51 单片机应用系统设计 .北京:北京航空航天大学出版社 ,19913吴之美.Microsoft Windows 3.1 程序员参考大会 .北京:清华大学出版社,19934应钢,关海,伍能鹏.PLD/ GAL 可编程逻辑器件原理和应用5胡志平.PLC 控制系统的设计应用.矿冶,20046安永林.九道拐水电站溢洪道弧形闸门启闭机设计.贵州水利发电,20057杨宁.集散控制系统及现场总线.北京:北京航空航天大学出版社,20038殷瑞祥.电气控制.广州:华南理工大学出版社,2004.9单长考.基于可编程控制器的西河闸监控系统.自动化技术与应用,200510王晓明.电动机的单片机控制.北京:北京航空航天出版社,200211刘广瑞.用可编程序控制器驱动步进电机的方.机电产品开发与创新,200512宣财鑫.PLC 脉冲控制步进电机技术.机车车辆工艺,200213.SIMATICS7-200PLC 系统编程手册.西门子公司,200014赵丹.人机界面位控模块在对中性测量仪中的应用.机械与电子,200515王宜结.步进电机自动加减速运行的研究.自动化技术与应用,200416LG 产电.LG 可编程逻辑控制器 MASTER-K120S 系列用户手册17杨公源主编.可编程控制器原理与应用.北京:电子工业出版社,200418于庆广编著.可编程控制器原理及系统设计.北京:清华大学出版社,200419朱力.PLC 控制步进电机方法的研究.山西机械 2003(增刊)20宣财鑫.PLC 脉冲控制步进电机技术.计算机应用 信系与电子工程 系毕业设计 (开题报告 ) 5设计(论文)完成进度计划第 01 周至第 02 周:查阅中文及英文资料(并翻译一篇外文资料) ,了解步进电机的工作原理以及 PLC 设计内容,收集相关资料;第 03 周至第 03 周:完成毕业设计(论文)开题报告,并开始进行毕业设计;第 04 周至第 08 周:完成控制系统的硬件设计;第 09 周至第 12 周:完成控制系统的软件设计;第 13 周至第 13 周:软件和硬件的调试;第 14 周至第 15 周:整理相关资料,完成毕业设计(论文)手稿及最终电脑打印的毕业论文;第 16 周至第 16 周:毕业设计(论文)小组答辩;第 17 周至第 17 周:答辩。
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