PLC實現(xiàn)步進(jìn)電機的正反轉(zhuǎn)及調(diào)整控制

1、完美WORD格式專業(yè)知識分享實訓(xùn)課題三PLC實現(xiàn)步進(jìn)電機正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制一、實驗?zāi)康?、掌握步進(jìn)電機的工作原理2、掌握帶驅(qū)動電源的步進(jìn)電機的控制方法3、掌握DECO指令實現(xiàn)步進(jìn)電機正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制的程序二、實訓(xùn)儀器和設(shè)備1、FX2N-48MR PLC 一臺2、兩相四拍帶驅(qū)動電源的步進(jìn)電機一套3、正反切換開關(guān)、起停開關(guān)、增減速開關(guān)各一個三、步進(jìn)電機工作原理步進(jìn)電機是純粹的數(shù)字控制電動機， 它將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移，即給一 個脈沖信號，步進(jìn)電機就轉(zhuǎn)動一個角度，圖3-1是一個三相反應(yīng)式步進(jìn)電機結(jié)圖。 從圖中可以看出，它分成轉(zhuǎn)子和定子兩部分。定子是由硅鋼片疊成，定子上有六 個磁極（大極），每兩個相對

2、的磁極（N、S極）組成一對。共有3對。每對磁極 都繞有同一繞組，也即形成1相，這樣三對磁極有3個繞組，形成三相?？梢缘?出，三相步進(jìn)電機有3對磁極、3相繞組；四相步進(jìn)電機有4對磁極、四相繞組, 依此類推。反應(yīng)式步進(jìn)電動機的動力來自于電磁力。 在電磁力的作用下，轉(zhuǎn)子被強行推 動到最大磁導(dǎo)率（或者最小磁阻）的位置，如圖 3-1（ a）所示，定子小齒與轉(zhuǎn)子 小齒對齊的位置，并處于平衡狀態(tài)。對三相異步電動機來說，當(dāng)某一相的磁極處 于最大導(dǎo)磁位置時，另外兩相相必處于非最大導(dǎo)磁位置，如圖 3-1 （b）所示，即 定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒不對齊的位置。A定子小吿轉(zhuǎn)子小茜（可對齒他）焉吿圖3-1三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機

3、結(jié)構(gòu)圖把定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒對齊的狀態(tài)稱為對齒，把定子小齒與轉(zhuǎn)子小齒不對齊 的狀態(tài)稱為錯齒。錯齒的存在是步進(jìn)電機能夠旋轉(zhuǎn)的前提條件，所以，在步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)中必須保證有錯齒的存在， 也就是說，當(dāng)某一相處于對齒狀態(tài)時，其它 繞組必須處于錯齒狀態(tài)。本實驗的電機采用兩相混合式步進(jìn)電機， 其內(nèi)部上下是兩個磁鐵，中間是線 圈，通了直流電以后，就成了電磁鐵，被上下的磁鐵吸引后就產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)。因為中間連接的電磁鐵的兩根線不是直接連接的， 是采用在轉(zhuǎn)軸的位置用一根滑動的 接觸片。這樣如果電磁鐵轉(zhuǎn)過了頭，原先連接電磁鐵的兩根線剛好就相反了， 所 以電磁鐵的N極S極就和以前相反了。但是電機上下的磁鐵是不變的，所以又 可

4、以繼續(xù)吸引中間的電磁鐵。當(dāng)電磁鐵繼續(xù)轉(zhuǎn)，由于慣性又轉(zhuǎn)過了頭，所以電極 又相反了。重復(fù)上述過程就步進(jìn)電機轉(zhuǎn)了。p/WWV兩相步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動步驟，以正轉(zhuǎn)為例:圖齊2兩相步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)工作過程示意圖由圖可見，現(xiàn)相異步電機正轉(zhuǎn)過程分為四個步驟，即A相正方向電流、B相正方向電流、A向反方向電流和B相反方向電流。反轉(zhuǎn)工作的順序與之相反。 A、B兩相線圈不是固定的電流方向，這與其它步進(jìn)電機的控制邏輯有所不同。 因此，控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動時，必須考慮用換相的思路設(shè)計實驗線路。 可以根據(jù)模 擬驅(qū)動電路的功能和pic必須的邏輯關(guān)系進(jìn)行程序設(shè)計。四、采用步進(jìn)電機驅(qū)動器的控制方式利用步進(jìn)電機驅(qū)動器可以通過 PLC的高速輸出

5、信號控制步進(jìn)電機的運動方 向、運行速度、運行步數(shù)等狀態(tài)。其中：步進(jìn)電機的方向控制，只需要通過控制 U/D端的On和Off就能決定電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；將光耦隔離的脈沖信號輸入到 CP端就能決定步進(jìn)電機的速度和步數(shù)；控制FREE信號就能使電機處于自由狀態(tài)。因此PLC的控制程序相當(dāng)簡單，只需通過 PLC的輸出就能控制步進(jìn)電機的 方向、轉(zhuǎn)速和步數(shù)。不必通過 PLC控制電機換相的邏輯關(guān)系，也不必另外添加 驅(qū)動電路。實訓(xùn)面板見圖3-4，梯形圖見圖3-5。本程序是利用D0的變化，改變 TO的定時間隔，從而改變步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速。通過兩個觸點比較指令使得 D0只能 在1050之間變化，從而控制步進(jìn)間隔是 1S5S之

6、間，I/O分配表見表3-1。完美WORD格式表3-1 I/O分配表輸入點輸出點X0正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)方向Y0電機控制脈沖X1電機轉(zhuǎn)動Y1正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)運行X2電機停止X4頻率增加X5頻率減少OHNEit步反崎MLU自總甲冷 聲PI尤開先H輸人握輒Or?r二相步進(jìn)電機CM&OQ開000COMJ圖3-4 實訓(xùn)面板接線38專業(yè)知識分享XW00011_ FXMMTfl aDQK10圖3-5梯形圖完美WORD格式五、采用PLC直接控制步進(jìn)電機方式對于兩相步進(jìn)電機控制，根據(jù)其工作原理，必須考慮其換向的控制方式，因 此將其步驟用代號分解，則為：實現(xiàn)電流方向A+ -A-、實現(xiàn)電流方向B+f B-、實現(xiàn)電流方向A- A+、

7、實現(xiàn)電流方向B- B+。如果反轉(zhuǎn)則按照、 、的順序控制。COMCOM1Y0X0Y1 1XIY2X2Y3COM2X3Y4X4Y5Y6X5Y7DC12Va A+B+PLC的I/O分配表按照表3-2,分配圖按照圖3-6，梯形圖見圖3-7表3-2 PLC的I/O分配表輸入點輸出點X0正轉(zhuǎn)運行COM1DC+12VX1反轉(zhuǎn)運行Y0A+X2自動/手動丫1B+X3單步運行Y2A-X4頻率增加Y3B-X5頻率減少COM2DC+12V GNDY4A-Y5B-Y6A+Y7B+圖3-6 I/O分配圖步進(jìn)電機正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制的梯形圖如圖 3-7所示，程序中采用積算定時器 T246為脈沖發(fā)生器，因系統(tǒng)配置的 PLC為繼電

8、器輸出類型，其通斷頻率過高有 可能損壞PLC，故設(shè)定范圍為K200 ms1000ms,則步進(jìn)電機可獲得110步/ 秒的變速范圍，（X0為ON時，正轉(zhuǎn)，X1為ON時；反轉(zhuǎn)）。X0為ON時，輸出正脈沖列，步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)。當(dāng) X0為ON時，T246以D0 值為預(yù)置值開始計時，時間到，T246導(dǎo)通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1數(shù)值（首 次為0）,指定M10輸出，丫0、Y4為ON，步進(jìn)電機A相通電，且實現(xiàn)電流方 向A+ - A-; D1加1,然后，T246馬上自行復(fù)位，重新計時，時間到，T246又 導(dǎo)通，再執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1數(shù)值（此次為1），指定M11輸出，丫1、Y5 為ON，步進(jìn)電機B相通電，且實

9、現(xiàn)電流方向B+ -B-; D1加1, T246馬上又自 行復(fù)位，重新計數(shù)，時間到，T246又導(dǎo)通，再執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1數(shù)值 （此次為2），指定M12輸出，丫2、Y6為ON，步進(jìn)電機A相通電，且實現(xiàn)電 流方向A-A+ ; D1加1, T246馬上又自行復(fù)位，重新計時，時間到， T246又 導(dǎo)通，再執(zhí)行DECO命令，根據(jù)D1數(shù)值（此次為3），指定M13輸出，丫3、Y7 為ON，步進(jìn)電機B相通電，且實現(xiàn)電流方向B-B+;當(dāng)M13為ON , D1復(fù)位， 重新開始新一輪正脈沖系列的產(chǎn)生。X1為ON時，輸出反脈沖列，步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)。當(dāng) X1為ON時，T246以D0 值為預(yù)置值開始計時，時間到，T24

10、6導(dǎo)通，執(zhí)行DECO指令，根據(jù)D1數(shù)值（首 次為0）,指定M10輸出，丫3、Y7為ON，步進(jìn)電機B相通電，且實現(xiàn)電流方 向B-B+;依此類推，完成實現(xiàn) A相反方向電流、B相正方向電流、A相正方 向電流三個脈沖列輸出；當(dāng) M13為ON , D1復(fù)位，重新開始新一輪正脈沖系列 的產(chǎn)生。當(dāng)X2為ON時，程序由自動轉(zhuǎn)為手動模式，當(dāng) X0 （X1 ）為ON時，每點 動一次X3，對D1數(shù)值（首次為0）力卩1,分別指定 M10、M11、M12及M13 輸出，從而完成一輪正（反）脈沖系列的產(chǎn)生。第73步中，當(dāng)X4為ON , M8012為ON , M4為ON，且D0當(dāng)前值K200, 由D0即減1。六、程序調(diào)試及

11、執(zhí)行調(diào)速時按X4或X5按鈕，觀察D0的變化，當(dāng)變化值為所需速度時釋放。如動作情況與控制要求一致表明程序正確，保存程序。如果發(fā)現(xiàn)程序運行與 控制要求不符，應(yīng)仔細(xì)分析，找出原因，重新修改，直到程序與控制要求相符為 止。七、實訓(xùn)思考練習(xí)題如果調(diào)速需經(jīng)常進(jìn)行，可將 D0的內(nèi)容顯示出來，試設(shè)想方案，修改程序， 并實驗。M12XMOX00172a?MIDXOO0M8009IHM3000I IHMOWMl 12X005MITO卄MI012M&0I2MI012HHM801ZHHX004TO他一llpPFxoosITOX004譏一HFXO05rfMhuRST T24SCMP ft)K1W0 Mil*-CMPDO

12、K2OO M12OK4A0)SETMJPSTMdZRST M11OM122END圖3-7步進(jìn)電機正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制 程序說明1、步驟0,指定脈沖序列輸出順序移位值；2、當(dāng)X0為ON，輸出正脈沖序列，電機正轉(zhuǎn)；當(dāng) X1為ON,輸出負(fù)脈沖序列, 電機反轉(zhuǎn)；3、當(dāng)X2為ON，程序由自動轉(zhuǎn)為手動模式，由 X3狀態(tài)單步觸發(fā)電機運轉(zhuǎn)；4、當(dāng)X4為ON,女口 D0小于1000,每100ms對D0加1,從而延長每脈沖輸出 的時間間隔，降低電機的轉(zhuǎn)速；5、當(dāng)X5為ON，如D0大于200,每100ms對D0減1,從而縮短每脈沖輸出的時間間隔，加快電機的轉(zhuǎn)速;6、T0為頻率調(diào)整限制enjoy the trust of得到.的信任 have / put trust in信任 in trust受托的，代為保管的take .on trust對不加考察信以為真trust on 信賴 g