用PLC完成五相步进电机的控制

西京学院2011届毕业生毕业设计1摘要着重对步进电动机的PLC控制系统作了研究。步进电动机的拍数控制采用步进指令�实现五相步进控制的独立模块�按照指令执行相应的模块即可。正反转控制是用一个输出继电器实现输出脉冲顺序的控制。速度的控制就是对输出脉冲时间的控制�本设计用时间继电器指令、数据加减1指令、数据比较指令、位数据传输指令等实现了它的控制。采用PLC控制步进电动机可以用很低的成本实现很复杂的控制方案�而且由于PLC编程的灵活性�使修改控制方案成为轻而易举的事情�只要重新编程序即可。关键词�步进电机可编程序控制器五项步进西京学院2011届毕业生毕业设计2AbstractFocusingonthesteppingmotorPLCcontrolsystemwerestudied.Thesteppingmotorcontrolthenumberofbeatsusedsteppinginstructions,achievefivephasesteppingcontrolofindependentmodules,accordingtotheinstructionexecutioncorrespondingmodulecan.Positive&negativecontrolisrealizedbyanoutputrelayoutputpulsesequencecontrol.Speedcontrolistocontroltheoutputpulsetime,thisdesignwithtimerelayinstructions,data,addandsubtract1instruction,datacomparisoninstructions,bitsofdatatransmissioninstructionisrealizedforitscontrol.PLCcontrolsteppermotorcanuseverylowcostimplementationiscomplicatedcontrolscheme,butalsobecauseofPLCprogrammingflexibility,makemodifycontrolschemebecomeeasilyaffair,aslongastoprogramscan.Keywords:steppingmotorprogrammablecontroller5step西京学院2011届毕业生毕业设计3目录引言...................................................................................................................1第1章绪论.......................................................................................................2第2章可编程程序控制器�PLC�....................................................................42.1PLC简介.................................................................................................42.2PLC内部原理.........................................................................................52.3PLC的工作原理.....................................................................................82.4PLC点击选择方法...............................................................................11第3章系统设计................................................................................................153.1控制要求..............................................................................................153.2软件设计..............................................................................................163.3设备......................................................................................................163.4五相步进电机控制表..........................................................................163.5五相步进电机的梯形图......................................................................17结束语.........................................................................................................22致谢.................................................................................................................23参考文献.....................................................................................................24西京学院2011届毕业生毕业设计1引言可编程序控制器简称为PLC�它出现于20世纪60年代�随着PLC的迅速发展�它的性能越来越高�价格越来越便宜。因此就有可能比较普遍地应用PLC来控制各类电机�完成各种新颖的、高性能的控制策略�使电机的各种潜在能力得到充分的发挥�使电机的性能更符合使用要求�还可以制造出各种便于控制的新型电机�使电机出现新的面貌。近10年来�随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大�越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制�PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高�今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。�通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器�但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器�现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。�西京学院2011届毕业生毕业设计2第1章绪论步进电机的控制系统由可编程控制器、环行脉冲分配器和步进电机功率驱动器组成�控制系统中PLC用来产生控制脉冲�通过PLC编程输出一定数量的方波脉冲�控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量�同时通过编程控制脉冲频率——既伺服机构的进给速度�环行脉冲分配器将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采用软件环行分配器�也可以采用如图1所示的硬件环行分配器。采用软环占用的PLC资源较多�特别是步进电机绕组相数M4时�对于大型生产线应该予以充分考虑。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I/O口点数�目前市场有多种专用芯片可以选用。步进电机功率驱动器将PLC输出的控制脉冲放大到几十�上百伏特、几安�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�而通常的晶体管直流输出接口的负载能力仅为十几�几十伏特、几十�几百毫安。但对于功率步进电机则要求几十�上百伏特、几安�十几安的驱动能力�因此应该采用驱动器对输出脉冲进行放大。可编程控制器�PC�包括可编程逻辑控制器�PLC�和可编程计算机控制器�PCC�。无论是PLC还是它的升级产品PCC�其基本组成和工作原理部是相同的。但是�PCC具有一般PLC所不具备的特点�①PCC已经采用了多任务操作系统�②PCC不但支持梯形图和C语言等各种高低编程语言�还具有专为工业控制开发的高级语言�它比通用的高级语言�如C语言更适用于工业控制�更易于编程�③PCC可以支持多个主CPU同时工作�而且还具有智能处理器�如专门的时间处理单元守�TPU�。综上所述可看出�PCC在很多方面突破传统�在PLC中引入了新的思想和编程思想�更易于实现日趋复杂的控制要求[1]。步进电机在工业领域应用非常广泛�实现PCC控制的步进电机具西京学院2011届毕业生毕业设计3有很大的实用价值。��步进电机的性能对控制系统的设计具有重要的意义�在设计时需要综合考虑步进电机的步距角、细分数、保持力矩等�使调速系统具有高的可靠性。在步进式PCC调速器中�根据步进电机的控制脉冲生成方式�它的控制方式分为直接控制和间接控制两种方式。前者�由PCC完成脉冲生成和脉冲分配�并输出与步进电机相适应的脉冲�再经过功率放人驱动步进电机�后者�由PCC完成脉冲生成并输出步进脉冲和方向控制信号�再由硬件或其他装置�如步进电机驱动器�实现脉冲分配和功率放大。采用直接控制方式时�步进电机运动频率由高速任务组的扫描周期决定�步进电机的运动频率愈高�则要求高速任务组的扫描周期愈短�这样�占用CPU的时间就愈长�采用间接控制方式时�其功能由TPU完成�不占用CPU资源�脉冲分配由步进电机驱动器完成�且具有更完善和灵活的控制功能�如升降速等�。因此在步进式PCC调速器中主要采用间接控制力式。西京学院2011届毕业生毕业设计4第2章可编程程序控制器�PLC�2.1PLC简介�代传统继电器控制装置以来�PLC得到了快速发展�在世界各地得到了广泛应用。同时�PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器�ProgrammableLogicController�PLC�取提高�PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制�在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。�作为离散控的制的首选产品�PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展�世界范围内的PLC年增长率保持为20%�30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大�近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是�在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料�2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右�在自动化领域占据着十分重要的位置。PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的�二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制�首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令�并通过数字输入和输出操作�来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求�并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行�以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器�在程序运行过程中�每执行一步该计数器自动加1�程序从起始步�步序号为零�起依次执行到最终步�通常为END指令��然后再返回起始步