五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试三菱plc编程

郑州航空工业管理学院

课程设计

2011 级电气工程及其自动化专业110697221 班级

课程PLC

题目五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试

姓名宋狂彪学号*********

指导教师崔建锋职称讲师

摘要

步进电机是一种控制精度极高的电机, 在工业上有着广泛的应用。步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。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。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。本文主要是介绍采用可编程控制器(PLC) 对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。本文详细的介绍了用PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。其内容主要包括I/O地址分配、PIC外部接线图、控制流程图、主电路图、梯形图、元件清单以及语句表。本文设计过程中使用了十六位移位寄存器，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计。在实际应用中表明此设计是合理有效的。

关键词: PLC；梯形图；元件清单；五相十拍步进电机

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密机械等领域。步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。目前，比较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，实现比较麻烦。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较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。

五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试

一、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←AB

2．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 )。

二、课题要求：

1．按题意要求,I/O编址,画出控制梯形图。

2．对梯形图程序、硬件接线图加以说明。

3. 完成课程设计说明书

三、课程设计基本原理分析。

对五相六拍步进电机的控制，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

通过两个输出线圈来控制正反转，通过五个输出线圈来控制电机绕组的通与断，通过一个输出来控制控制停止。

四、控制系统设计。

1、I/O端口编址

输入输出

X001 对应SB1启/停按钮Y001 对应A绕组KM1 X002 对应SB2低速Y002 对应B绕组KM2 X003 对应SB3中速Y003 对应C绕组KM3 X004 对应SB4高速Y004 对应D绕组KM4 X005 对应SB5换向Y005 对应E绕组KM5

Y006 对应正转线圈KM6

Y007 对应反转线圈KM7

Y010 对应停止线圈KM8 2、硬件接线图

本plc为8输入，8输出型。实际连接输入数5个，输出数8个。

2、程序设计

梯形图：

如上图，图中各行功能已经做出了简单的说明，利用循环指令SFTLP、SFTRP和复位置位指令来实现步进电机的步进和循环过程。

指令表：

根据梯形图生成指令表如上图。

五、元件清单

控制主电路器件清单

序号符号名称型号单位数量单价总价（元）

1 CPU222XP PLC 6ES7214-2BD23-0XB8 台 1 1900 1900

2 M 步进电机86BYGH5430 台 1 360 360

3 FU 熔断器rm10 个 2 3.9 7.8

4 SB 按钮开关la19-11d 个

5 2.

6 13

5 QS 刀开关HD11F-100A/38 个 1 50 50

6 KM 交流接触器CJX2-0901 个 2 20.5 41

7 KT 时间继电器H3Y-2 个 4 12.5 50

8 FR 断路器5SJ6320-7CC20 个 1 105.3 105.3 元件布置图

六、总结

在本次设计中，我需要的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET 成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我受益非浅。

通过学习PLC理论课程后，在做课程设计能检测我的学习成果和知道自己的不足，此次设计每个人一个题目。由于平时大家都是学理论，没有过实际设计和调试的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。也锻炼了自己独立做事的能力，怎么去查找资料，怎么去利用手中的资料，怎么样很好的写一篇PLC论文。

在这次设计实践之中，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视。在课程设计过程中我了解到，PLC并不是一门单一的编程技术，它是一门系统专业课程。PLC可以广义的认为是一台背嵌入操作系统的高可靠性PC机。首先需要精深PLC本身的编程语言梯形图、语句表语言。然后根据程序在实验室进行调试，使其达到预期的程度。最后，依照调试结果写论文。不断的锻炼自己的动手和思维能力。

在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。