2022年P(guān)LC控制步進(jìn)電機(jī)

1、精選精選.精選.畢業(yè)設(shè)計(jì)論文報(bào)告題 目:PLC控制步進(jìn)電機(jī) 系 別 .專 業(yè) .班 級(jí) .姓 名 .學(xué) 號(hào) .指導(dǎo)教師 .201X年 X 月精選精選.精選.目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc228344153 摘 要 PAGEREF _Toc228344153 h 。 HYPERLINK l _Toc228344154 第一章 緒論 PAGEREF _Toc228344154 h 。 HYPERLINK l _Toc228344155 1.1引言 PAGEREF _Toc228344155 h 。 HYPERLINK l _Toc228344162 第二章

2、 方案論證比較設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc228344162 h 。 HYPERLINK l _Toc228344163 2.1 PLC技術(shù)發(fā)開展的概述 PAGEREF _Toc228344163 h 。 HYPERLINK l _Toc228344164 2.2 PLC技術(shù)發(fā)開展在步進(jìn)電機(jī)控制中的開展?fàn)顩r PAGEREF _Toc228344164 h 。 HYPERLINK l _Toc228344165 2.3 步進(jìn)電機(jī)的開展?fàn)顩r PAGEREF _Toc228344165 h 。 HYPERLINK l _Toc228344166 2.4步進(jìn)電機(jī)的工作原理 PAGEREF _Toc2

3、28344166 h 。 HYPERLINK l _Toc228344167 2.5步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc228344167 h 。 HYPERLINK l _Toc228344168 第三章 步進(jìn)電機(jī)工作方式的選擇 PAGEREF _Toc228344168 h 。 HYPERLINK l _Toc228344169 3.1常見步進(jìn)電機(jī)的工作方式 PAGEREF _Toc228344169 h 。 HYPERLINK l _Toc228344170 3.2 控制步進(jìn)電機(jī)的換向順序 PAGEREF _Toc228344170 h 。 HYPERLINK l _T

4、oc228344171 3.3控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 PAGEREF _Toc228344171 h 。 HYPERLINK l _Toc228344172 3.4控制步進(jìn)電機(jī)的速度 PAGEREF _Toc228344172 h 。 HYPERLINK l _Toc228344173 3.5PLC控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc228344173 h 。 HYPERLINK l _Toc228344174 3.5.1步進(jìn)電機(jī)的控制方式 PAGEREF _Toc228344174 h 。 HYPERLINK l _Toc228344175 3.5.2西門子PLC控制步進(jìn)電機(jī) PAG

5、EREF _Toc228344175 h 。 HYPERLINK l _Toc228344176 3.6畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) PAGEREF _Toc228344176 h 。 HYPERLINK l _Toc228344177 第四章S7-300直接控制步進(jìn)電機(jī)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc228344177 h 。精選精選.精選. HYPERLINK l _Toc228344178 4.1S7-300的介紹 PAGEREF _Toc228344178 h 。 HYPERLINK l _Toc228344179 4.1.1性能 PAGEREF _Toc228344179 h 。 HYPERLIN

6、K l _Toc228344180 4.1.2西門子PLC應(yīng)用中要注意的問題 PAGEREF _Toc228344180 h 。 HYPERLINK l _Toc228344182 4.1.3主要抗干擾措施 PAGEREF _Toc228344182 h 。 HYPERLINK l _Toc228344183 4.1.4 I/O端的接線 PAGEREF _Toc228344183 h 。 HYPERLINK l _Toc228344184 4.1.5正確選擇地點(diǎn)以完善接地措施 PAGEREF _Toc228344184 h 。 HYPERLINK l _Toc228344185 4.2步進(jìn)電機(jī)

7、的具體控制原理 PAGEREF _Toc228344185 h 。 HYPERLINK l _Toc228344186 4.3步進(jìn)電機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc228344186 h 。 HYPERLINK l _Toc228344187 4.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc228344187 h 。 HYPERLINK l _Toc228344188 4.5PLC直接驅(qū)動(dòng)電機(jī) PAGEREF _Toc228344188 h 。 HYPERLINK l _Toc228344189 第五章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc228344189 h 。 HYPERL

8、INK l _Toc228344190 5.1控制脈沖的產(chǎn)生 PAGEREF _Toc228344190 h 。 HYPERLINK l _Toc228344192 5.2步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和時(shí)序脈沖的關(guān)系 PAGEREF _Toc228344192 h 。5.3 HYPERLINK l _Toc228344194 定位控制 PAGEREF _Toc228344194 h 23 HYPERLINK l _Toc228344195 5.4步進(jìn)電機(jī)的變數(shù)控制 PAGEREF _Toc228344195 h 22 HYPERLINK l _Toc228344189 第6本設(shè)計(jì)相關(guān)控制簡(jiǎn)介 PAGER

9、EF _Toc228344189 h 。第7章程序設(shè)計(jì)及調(diào)試 HYPERLINK l _Toc228344195 PAGEREF _Toc228344195 h 22參考文獻(xiàn)致辭附錄摘 要本文根據(jù)傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)控制中的缺乏和缺點(diǎn)，將PLC直接控制技術(shù)運(yùn)用于步進(jìn)電機(jī)的控制。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)控制技術(shù)中的各局部硬件的設(shè)計(jì)、選型、接口匹配往往要花費(fèi)設(shè)計(jì)者一很大的精力和勞動(dòng)，接口信號(hào)的匹配以及各器件的質(zhì)量等對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性影響很大等缺點(diǎn)。 精選精選.精選.本文根據(jù)PLC控制步進(jìn)電機(jī)的控制特點(diǎn)及其原理，把軟件控制和硬件電路互相結(jié)合起來，形成整體的控制，有效的克服了它們的缺點(diǎn)而發(fā)揮了它們的優(yōu)勢(shì)。本文詳細(xì)闡述

10、了該系統(tǒng)中PLC西門子直接控制步進(jìn)電機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)的各部件的組成、各部件的連接情況。 關(guān)鍵字:西門子PLC；步進(jìn)電機(jī)調(diào)速； 步進(jìn)電機(jī)； ABSTRACT This text treads to control into the electrical engineering according to the tradition medium of shortage and weakness, control PLC directly technique usage in tread into the control of electrical engineering. That system

11、 solved a tradition a control a technique in of the design of each parts of hard wares, choose a type and connect to match to usually need to cost a design one very big energy and labor, connect message number to match and the quality of each spare part wait to the whole system of the credibility in

12、fluence to wait weakness very greatly This text treads into control characteristics and its principle of electrical engineering according to the PLC control, combining together with each other the software control and the hardware electric circuit, becoming a whole control, overcoming their weakness

13、 but developing their advantages effectively. This text elaborated that system in detail to tread and carry out each parts of the method, system and constitute into the electrical engineering in the PLC (Siemens) direct control, the conjunction circumstance of each parts. KEY WORDS：Siemens PLC; Trea

14、d into the electrical engineering adjust soon; Tread into the electrical engineering.精選精選.精選.第一章 緒 論 1.1引言近年來，在國(guó)際上出現(xiàn)了Mechanics和electronics復(fù)合成Mechtronics這個(gè)新詞，我國(guó)譯為“機(jī)電一體化。這種機(jī)械和電子技術(shù)、信息技術(shù)緊密結(jié)合的新的學(xué)科領(lǐng)域是先進(jìn)制造技術(shù)研究和普及的結(jié)果。機(jī)電一體化產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)電器控制的實(shí)時(shí)性、高可靠性、可編程和一定的人工智能。同時(shí)追求體積小、價(jià)格低，甚至低功耗等。正是針對(duì)上述種種要求而設(shè)計(jì)的PLC自然成為機(jī)電一體化控制器的較佳選擇。步

15、進(jìn)電動(dòng)機(jī)上個(gè)世紀(jì)就出現(xiàn)了，它的組成、動(dòng)作原理和今天的反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒有什么本質(zhì)區(qū)別，也是依靠氣隙間的磁導(dǎo)變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。80年代以后，由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式變得更加靈活多樣。原來的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路，不利于系統(tǒng)的改進(jìn)升級(jí)。基于微型計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)那么通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī)，能夠更好地發(fā)揮步進(jìn)電機(jī)的潛力，因此，用微型計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì)，也符合數(shù)字化的時(shí)代開展要求。步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)和普通電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的不同

16、之處是步進(jìn)電機(jī)接受脈沖信號(hào)的控制。早期的步進(jìn)電機(jī)靠一種叫環(huán)形分配器的電子開關(guān)器件，通過功率放大器使勵(lì)磁繞組按照順序輪流接通直流電源。精選精選.精選.由于勵(lì)磁繞組在空間中按一定的規(guī)律排列，輪流與直流電源接通后，就會(huì)在間隙中形成一種階躍變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子步進(jìn)式的轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著接通切換頻率的增高，轉(zhuǎn)速就會(huì)增大。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)同時(shí)與相數(shù)、分配數(shù)、轉(zhuǎn)子齒輪數(shù)有關(guān)，現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反響式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)和單相式步進(jìn)電機(jī)等。步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域。它最大的應(yīng)用是在使用數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)制造中，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移，所以

17、被認(rèn)為是理想的數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行元件。早期的步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩比較小，無(wú)法滿足需要，在使用中和液壓扭矩放大器一同組成液壓脈沖馬達(dá)。隨著步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)的開展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)能夠單獨(dú)在系統(tǒng)上進(jìn)行使用，成為了不可替代的執(zhí)行元件。比方步進(jìn)電動(dòng)機(jī)用作數(shù)控銑床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在這個(gè)應(yīng)用中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以同時(shí)完成兩個(gè)工作，其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息。步進(jìn)電機(jī)也可以作為數(shù)控蝸桿砂輪磨邊機(jī)同步系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。除了在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，步進(jìn)電機(jī)也應(yīng)用在其他方面，比方作為自動(dòng)送料機(jī)中的馬達(dá)，作為通用的軟盤驅(qū)動(dòng)器的馬達(dá)，也可以應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖儀中等等。微電子技術(shù)的飛速開展，帶動(dòng)了機(jī)械加工技術(shù)的飛速開展。而在

18、其開展過程中，最顯著的特點(diǎn)是機(jī)械制造將越來越密切地依賴于電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)論、信息論等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)控制方式由控制器產(chǎn)生控制指令，環(huán)形分配器根據(jù)指令將輸入的單一脈沖串，按土作方式和轉(zhuǎn)向分別依次向連接到步進(jìn)電機(jī)各相繞組的功率放大器分配脈沖，以便形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這種方式的各局部硬件的設(shè)計(jì)、選型、接口匹配往往要花費(fèi)設(shè)計(jì)者一很大的精力。接口信號(hào)的匹配以及兒器件的質(zhì)量等對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性影響很大?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)中，PLC作為一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的控制器，它的功能越來越強(qiáng)，性能越來越先進(jìn)。為了配合步進(jìn)電機(jī)的控制，許多PLC都內(nèi)置了脈沖輸出功能，并設(shè)置了相應(yīng)

19、的控制指令，可以很好地對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行直接控制。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是：大大減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作量，不存在各局部接口信號(hào)的匹配問題，提高系統(tǒng)的可靠性。整個(gè)控制系統(tǒng)由PLC和步進(jìn)電機(jī)組成。PLC具有實(shí)時(shí)刷新技術(shù)，輸出信號(hào)的頻率可以到達(dá)數(shù)千赫茲或更高，使得脈沖分配能有很高的分配速度，充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力，提高整個(gè)系統(tǒng)的快速性。并且，PLC有采用大功率晶體管的輸出端口，能夠滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)10V級(jí)脈沖電壓、精選精選.精選.1A級(jí)脈沖電流的驅(qū)動(dòng)要求。第二章 方案論證比較設(shè)計(jì) 2.1PLC技術(shù)的開展概述可編程控制器(簡(jiǎn)稱 PLC) 是種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng) ,是在20 世紀(jì) 60 年代末面向

20、工業(yè)環(huán)境由美國(guó)科學(xué)家首先研制成功的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器 ,其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令 ,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出 ,控各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備 ,都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原那么設(shè)計(jì)的。PLC 自產(chǎn)生至今只有 30 多年的歷史 ,卻得到了迅速開展和廣泛應(yīng)用 ,成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。產(chǎn)生和開展過程現(xiàn)代社會(huì)要求生產(chǎn)廠家對(duì)市場(chǎng)的需求做出迅速的反響 ,生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低本錢和高質(zhì)量的產(chǎn)品。老式的繼電器控制系統(tǒng)已無(wú)法滿足這一要求 ,迫使人們?nèi)ふ乙环N新的控制裝置取而代之。PLC實(shí)質(zhì)是一

21、種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)根本上與微型計(jì)算機(jī)相同，精選精選.精選.1、中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)存放器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出存放器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，

22、直到停止運(yùn)行。?為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。2、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 2.2PLC技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的開展?fàn)顩r隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展，可編程序控制器有了突飛猛進(jìn)的開展，其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制、順序控制的范圍。繼續(xù)沿著小型化的方向開展。隨著電動(dòng)機(jī)本身應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及各類整機(jī)的不斷小型化，要求與之配套的電動(dòng)機(jī)也必須越來越小。對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器, 減速齒輪等和電動(dòng)機(jī)本體

23、綜合設(shè)計(jì)在一起, 這樣使其能方便地組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng), 因而具有更加優(yōu)越的控制性。向五相和三相電動(dòng)機(jī)方向開展，目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動(dòng)機(jī)，其振動(dòng)和噪聲較大，而五相和三相電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)勢(shì)性。而就這兩種電動(dòng)機(jī)而言，五相電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路比三相電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，因此三相電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的性能價(jià)格比要比五相電動(dòng)機(jī)更好一些。目前利用可編程序控制器即 P L C 技術(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和位置的控制，方便地進(jìn)行各種步進(jìn)電機(jī)的操作，完成各種復(fù)雜的工作，它代表了先進(jìn)的工業(yè)自動(dòng)化革命，加速了機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)。精選精選.精選.用PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運(yùn)動(dòng)控制功能，現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。

24、步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件,每當(dāng)對(duì)其施加一個(gè)電脈沖時(shí),其輸出軸便轉(zhuǎn)過一個(gè)固定的角度。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖個(gè)數(shù)成正比,其轉(zhuǎn)速與單位時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比,其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電的相序,便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和轉(zhuǎn)向。PLC直接控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)由PLC和步進(jìn)電機(jī)組成,PLC具有實(shí)時(shí)刷新技術(shù),輸出信號(hào)的頻率可以到達(dá)數(shù)千赫茲或更高,使得脈沖分配能有很高的分配速度,充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力,提高整個(gè)系統(tǒng)的快速性。并且,PLC有采用大功率晶體管的輸出端口,能夠滿

25、足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)10V級(jí)脈沖電壓、1A級(jí)脈沖電流的驅(qū)動(dòng)要求。有以上步進(jìn)電機(jī)的工作原理以及工作方式我們可以看出：控制步進(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。西門子PLC本身帶有高速脈沖計(jì)數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器，其發(fā)出的頻率最大為10KHz，能夠滿足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的要求，與硬件連接相比對(duì)于環(huán)形脈沖分配器和功率放大器的功能那么對(duì)PLC提出兩個(gè)特性要求。一是在此應(yīng)用的PLC最好是具有實(shí)時(shí)刷新技術(shù)的PLC,使輸出信號(hào)的頻率可以到達(dá)數(shù)千赫芝或更高。其目的是使環(huán)形脈沖分配能有較高的分配速度,充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力,提高整個(gè)系統(tǒng)的快速性。二是PLC本身的輸出端口應(yīng)該采用大功率晶體管,以滿足步進(jìn)電

26、機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動(dòng)要求。如以下列圖所示2.3步進(jìn)電機(jī)的開展?fàn)顩r永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體檢較小，步踞角一般為75度或15度，多用于空調(diào)風(fēng)擺上。反響式步進(jìn)電機(jī)常見的有三相反響式，步踞角為精選精選.精選.15度?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)常見的有兩相、三相、四相、五相混合式。兩相和四相混合式可以通用驅(qū)動(dòng)器步踞角多是18度，具有體積小、大力距、低噪音的特點(diǎn)。五相混合式步踞角為o72度，分辨率高。但是驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，接線麻煩。i相混合式步踞角為12度，其擁有比兩相、五相混合式更多的磁極有利于電機(jī)夾角的對(duì)稱，因而比兩相、五相精度更高，誤差更小，運(yùn)行更平穩(wěn)。二步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)概念1、步

27、距角步進(jìn)電機(jī)的步距角是反映步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。它是決定步進(jìn)伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要參數(shù)。數(shù)控機(jī)床中常見的反響式步進(jìn)電機(jī)的步距角一般為。步距角越小，數(shù)控機(jī)床的控制精度越高。2、角特性、最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩角特性是步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)重要特性，它是指步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的變化規(guī)律。3、啟動(dòng)頻率空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)，并進(jìn)人不丟步的正常運(yùn)行所允許的最高頻率，稱為啟動(dòng)頻率或突跳頻率。假設(shè)啟動(dòng)時(shí)頻率大于突跳頻率，步進(jìn)電機(jī)就不能正常啟動(dòng)?？蛰d啟動(dòng)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)變化的頻率不能高于該突跳頻率。4、連續(xù)運(yùn)行的最高工作頻率步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，它所能接受

28、的，即保證不丟步運(yùn)行的極限頻率，稱為最高工作頻率。它是決定定子繞組通電狀態(tài)最高變化頻率的參數(shù)，它決定了步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。5、加減速精選精選.精選.步進(jìn)電機(jī)的加減速特性是描述步進(jìn)電機(jī)由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加減速過程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時(shí)間的關(guān)系。當(dāng)要求步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)到大于突跳頻率的工作頻率時(shí)，變化速度必須逐漸上升;同樣，從最高工作頻率或高于突跳頻率的工作頻率停止時(shí)，變化速度必須逐漸下降。逐漸上升和下降的加速時(shí)間、減速時(shí)間不能過小，否那么會(huì)出現(xiàn)失步或超步。三步進(jìn)電機(jī)的特征1、繞組輪流通電步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)每相繞組不是恒定地通電，而是按一定的規(guī)律輪流通電。2、角度及速度控制角

29、度控制時(shí)，每輸人一個(gè)脈沖，定子繞組就換接一次，輸出軸就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，其步數(shù)與脈沖數(shù)一致，輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移量與輸人脈沖成正比。速度控制時(shí)，步進(jìn)電機(jī)繞組中送人的是連續(xù)脈沖，各相繞組不斷地輪流通電、步進(jìn)電機(jī)連續(xù)動(dòng)轉(zhuǎn)，它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變通電順序，即改變定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向，就可以控制電機(jī)正轉(zhuǎn)或是反轉(zhuǎn)。3、步進(jìn)電機(jī)具有自鎖能力當(dāng)控制脈沖停止輸人，而讓最后一個(gè)脈沖控制的繞組繼續(xù)通直流電時(shí)，那么電機(jī)可以保持在固定的位置上，即停在最后一個(gè)脈沖控制的角位移的終點(diǎn)位置上，這樣，步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)停車時(shí)轉(zhuǎn)子定位。4、動(dòng)作靈敏步進(jìn)電機(jī)因?yàn)榧铀傩阅軆?yōu)越，所以可做到瞬時(shí)起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)等快速、頻繁的定位動(dòng)作。5

30、、開回路控制，不必依賴傳感器定位步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，不需要速度感庇器(ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī))及位置傳感器精選精選.精選.(SENSOR)，就能以輸入的脈波到達(dá)速度與位置的控制。也兇其屬開同路控制，所以最適合于短距離、高頻度、高精度等定位控制的場(chǎng)合下使用。6、中低速時(shí)具備高轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機(jī)存中低速時(shí)具有較大的轉(zhuǎn)矩，所以能夠較同級(jí)伺服電機(jī)提供更大的扭力輸出。7、高信賴性使用步進(jìn)電機(jī)裝置與使用離合器、減速機(jī)及極限開關(guān)等其它裝置相較步進(jìn)電機(jī)的故障及誤動(dòng)作少，所以在檢查及保養(yǎng)時(shí)也較簡(jiǎn)單容易。8、體積小，功率高步進(jìn)電機(jī)體積小、扭力大，在狹窄的空間內(nèi)也可順利做安裝并提供高轉(zhuǎn)矩輸出。2.4步進(jìn)電機(jī)工

31、作原理步進(jìn)電機(jī)的工作就是步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其功用是將脈沖電信號(hào)變換為相應(yīng)的角位移或是直線位移，就是給一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或是前進(jìn)一步。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與脈沖數(shù)成正比，它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率(fl成正比，如兩相步進(jìn)電機(jī)設(shè)定為半步的情況下(電機(jī)轉(zhuǎn)一圈400個(gè)脈沖);n=60f/200(轉(zhuǎn)/分)步進(jìn)電機(jī)是將給定的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。給一個(gè)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度，這個(gè)角度就稱作該步進(jìn)電機(jī)的步距角。目前常用步進(jìn)電機(jī)的步距角大多為1.8度(俗稱一步)或0.9度(俗稱半步)。以步距角為0.9度的進(jìn)步電機(jī)來說，當(dāng)我們給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過0.9度

32、;給兩個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過1.8度。以此類推，連續(xù)給定脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電脈沖信號(hào)與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角存在的這種線性關(guān)系，使得步進(jìn)電機(jī)在速度控制、位置控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)的使用至少需要三個(gè)方面的配合，一是電脈沖信號(hào)發(fā)生器，它按照給定的設(shè)置重復(fù)為步進(jìn)電機(jī)輸送電脈沖信號(hào)，目前這種信號(hào)大多數(shù)由可編程控制器或單片機(jī)來完成;二是驅(qū)動(dòng)器(信號(hào)放大器)，它除了對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行放大、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以外，還可以通過它改善步進(jìn)電機(jī)的使用性能，事實(shí)上它在步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中起著重要的作用，一般一種步進(jìn)電機(jī)可以根據(jù)不同的工況具有多種驅(qū)動(dòng)器;三是步進(jìn)電機(jī)，它有多種控制原理和型號(hào)，現(xiàn)在常用

33、的有反響式、感應(yīng)子式、混合式等。精選精選.精選.步進(jìn)電機(jī)的速度控制是通過輸人的脈沖頻率快慢實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)生脈沖的頻率減小時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的速度就下降;當(dāng)頻率增加時(shí)，速度就加快。步進(jìn)電機(jī)的位置控制是靠給定的脈沖數(shù)量控制的。給定一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角，當(dāng)停止的位置確定以后，也就決定了步進(jìn)電機(jī)需要給定的脈沖數(shù)。2.5步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)介步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是：它是通過輸入脈沖信號(hào)進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速那么由脈沖信號(hào)頻率決定。步

34、進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，而控制信號(hào)那么由單片機(jī)產(chǎn)生。其根本原理如下：1、控制換相順序通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍_T作方式其各相通電順序?yàn)锳BCD，通電控制脈沖就必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A，B，C，D，進(jìn)行電的通斷。2、控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向如果給定T作方式是正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)就正轉(zhuǎn)；如果按反序通電換相。步進(jìn)電機(jī)就反轉(zhuǎn)。3、控制步進(jìn)電機(jī)的速度如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它就再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。精選精選.精選.第三章 步進(jìn)電機(jī)工作方式的選擇3.1

35、常見步進(jìn)電機(jī)的工作方式步進(jìn)電機(jī)有步距角(涉及到相數(shù))、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來了。1、步距角的選擇電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率(當(dāng)量)換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度(包括減速)。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度(五相電機(jī)),0.9度/1.8度(二、四相電機(jī)),1.5度/3度(三相電機(jī))等。2、靜力矩的選擇步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)

36、載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)(一般由低速)時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(幾何尺寸)3、電流的選擇靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差異很大，可盛源、及驅(qū)動(dòng)電壓)。 第三章 步進(jìn)電機(jī)工作方式的選擇3.2步進(jìn)電機(jī)的換向順序步進(jìn)電機(jī)換方向是根據(jù)其相序的變化，如果用專用的驅(qū)動(dòng)器就改變脈沖，步進(jìn)電機(jī)可以靈活的換向跟它運(yùn)行的多長(zhǎng)時(shí)間是沒有關(guān)系的；跟步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)系，跟步進(jìn)電機(jī)的力矩有關(guān)系，如果轉(zhuǎn)速不高可以直接換向假設(shè)轉(zhuǎn)速高必須通過減速才能換向。單位時(shí)間頻繁換

37、向的次數(shù)與電機(jī)的力矩大小有關(guān),并且電機(jī)溫度有一定的提高，不過沒事步進(jìn)電機(jī)很耐用精選精選.精選.3.3 控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向與輸入給各相繞組脈沖的先后次序有關(guān)，對(duì)于三相雙三拍步進(jìn)電機(jī)的控制來講，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)脈沖的提供順序?yàn)锳B-BC-CA-AB，逆向旋轉(zhuǎn)時(shí)提供脈沖的順序?yàn)镃B-BA-AC-CB。在進(jìn)行編程的過程中，控制PLC輸出脈沖的順序，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向的改變。3.4 控制步進(jìn)電機(jī)的速度如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它就再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。3.5PLC(可編程控制器)簡(jiǎn)介一

38、簡(jiǎn)介通俗地講，可編程控制器實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)超微型計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本與微機(jī)相同，即由微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(EPROM,ROM),輸人輸出(1/0)模塊、外圍(1/0)接口、電源等組成。各局部通過總線(控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線)連接而成。可編程控制器的工作方式與微機(jī)有較大的不同，它不是采用微機(jī)的中斷方式，而采用循環(huán)掃描工作方式，即對(duì)程序進(jìn)行反復(fù)的循環(huán)掃描，并對(duì)其逐條解釋執(zhí)行。如一個(gè)輸出線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)(常開或常閉)不會(huì)像電氣繼電控制中的繼電器那樣立即動(dòng)作，而必須等到掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。由于掃描時(shí)間一般只有幾十毫秒，其速度遠(yuǎn)高于繼電器動(dòng)作時(shí)間(loo.。以上)，因此

39、兩次采樣之間的時(shí)間很短，對(duì)一般開關(guān)量來說精選精選.精選.可以認(rèn)為沒有間斷采樣引起的誤差?？删幊炭刂破魍度诉\(yùn)行后，要完成一系列的操作，大致分為3類:(1)以故障診斷和處理為主的操作;(2)聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)狀況的數(shù)據(jù)輸人輸出操作;(3)執(zhí)行用戶程序和效勞于外部設(shè)備的命令操作。3.51 步進(jìn)電機(jī)的控制方式步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是：它是通過輸入脈沖信號(hào)進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速那么由脈沖信號(hào)頻率決定。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，而控制信號(hào)

40、那么由單片機(jī)產(chǎn)生。3.52 西門子PLC控制步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)中 ， 步進(jìn)電機(jī)PLC控制方案其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。系精選精選.精選.統(tǒng)硬件局部由控制面板、PLC控制 器 、驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)等組成。上位機(jī)是個(gè)人計(jì)算機(jī)，作為控制面板、人機(jī)交互界面和控制軟件編制環(huán)境，通過與PLC的通信，實(shí)現(xiàn)操作監(jiān)控功能;控制器PLC發(fā)出脈沖、方向信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中要求手動(dòng)盤車功能，在驅(qū)動(dòng)器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，這時(shí)要利用驅(qū)動(dòng)器的脫機(jī)信號(hào)功能，使電機(jī)脫機(jī)，進(jìn)行手動(dòng)操作或調(diào)節(jié);手動(dòng)完成后，再將脫機(jī)信號(hào)去除，以繼續(xù)自動(dòng)控制。圖2步進(jìn)電機(jī)PLC 控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)。2、硬件

41、選型原那么(1) 步進(jìn)電機(jī):步進(jìn)電機(jī)有步距角、靜力矩、電流三大要素組成。根據(jù)負(fù)載的控制精度要求選擇步距角大小，根據(jù)負(fù)載的大小確定靜力矩，靜力矩一經(jīng)確定根據(jù)電機(jī)矩頻特性曲線來判斷電機(jī)的電流。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來了。(2) 驅(qū)動(dòng)器:遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原那么，電機(jī)的相數(shù)、電流大小是驅(qū)動(dòng)器選擇的決定性因素;在選型中，還要根據(jù)PLC輸出信號(hào)的極性來決定驅(qū)動(dòng)器輸人信號(hào)是共陽(yáng)極或共陰極。為了改善電機(jī)的運(yùn)行性能和提高控制精度，通常通過選擇帶細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)，目前驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分等級(jí)有8倍、16倍、32倍、64倍等，最高可達(dá)256倍細(xì)分。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)控制要和步進(jìn)電機(jī)的特性選擇

42、適宜的細(xì)分倍數(shù)，以到達(dá)更高的速度和更大的高速轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度更高，振動(dòng)更小50(3) PLC :運(yùn)用PLC控制步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)該保證PLC具有高速脈精選精選.精選.沖輸出功能，通過選擇具有高速脈沖輸出功能或?qū)Ｓ眠\(yùn)動(dòng)控制功能的模塊來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中，根據(jù)選型原那么和功能要求，我們采用的步進(jìn)圖3系統(tǒng)1/O連接圖(局部) 圖4步進(jìn)電機(jī)控制梯形圖對(duì)于上位機(jī)接口軟件的編制，選擇查詢方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，完成一次傳送過程的步驟是:執(zhí)行一條輸人指令，讀取FIFO當(dāng)前的狀態(tài)，判斷外設(shè)處于“準(zhǔn)備就緒狀態(tài)或者“未準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)步驟程序執(zhí)行。上位機(jī)向微處理器發(fā)送命令或數(shù)據(jù)時(shí)，通過ISA總線，將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)鎖存，同

43、時(shí)向PLC微處理器發(fā)出中斷請(qǐng)求。PLC微處理器響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，接收數(shù)據(jù)。3、結(jié) 束 語(yǔ)利用 PLC可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度和位置進(jìn)行控制，可靠地實(shí)現(xiàn)各種步進(jìn)電機(jī)的操作，完成各種復(fù)雜的工作。PLC控制方法改變控制參數(shù)相當(dāng)方便，只需改變PLC程序中相應(yīng)局部即可，對(duì)任何相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)都可以使用，在設(shè)計(jì)方法上簡(jiǎn)單易行，提高了控制系統(tǒng)的柔性和可靠性。第四章S7-300直接控制步進(jìn)電機(jī)硬件設(shè)計(jì)4.1S7-300的介紹S7-300是模塊化中小型 PLC 系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用。 模塊化，無(wú)排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點(diǎn)使得S7-300成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟(jì)

44、的解決方案。 SIMATIC S7-300變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域包括： 專用機(jī)床 紡織機(jī)械 包裝機(jī)械 通用機(jī)械工程應(yīng)用 控制系統(tǒng) 機(jī)床 樓宇自動(dòng)化 電器制造工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè) 多種的性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴(kuò)展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇適宜的模塊。 當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大并且愈加復(fù)雜時(shí)，可隨時(shí)使用附加模塊對(duì)PLC進(jìn)行擴(kuò)展。SIMATIC 精選精選.精選.S7-300 plc可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。 系統(tǒng)組成： 中央處理單元 (CPU) 各種CPU 有各種不同的性能，例如， HYPERLINK :/ titan-stone /

45、taidapianpinqi.html 臺(tái)達(dá)變頻器有的CPU 上集成有輸入/輸出點(diǎn)，有的CPU上集成有PROFI- BUS-DP通訊接口等。 信號(hào)模塊 (SM) 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出 通訊處理器 (CP) 用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接 功能模塊 (FM) 用于高速計(jì)數(shù)，定位操作 (開環(huán)或閉環(huán)控制) 和閉環(huán)控制。 根據(jù)客戶要求，還可以提供以下設(shè)備： 負(fù)載電源模塊 (PS) 用于將SIMATIC S7-300 連接到120/230V AC電源。S7-300通過分布式的主機(jī)架(CR)和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(ER)，可以操作多達(dá)32個(gè)模塊。運(yùn)行時(shí)無(wú)需風(fēng)扇。 SIMATIC M7自動(dòng)化計(jì)算機(jī) AT-兼容的計(jì)

46、算機(jī)用于解決對(duì)時(shí)間要求非常高的技術(shù)問題。它既可作為 CPU，也可以作為功能模塊使用。 S7-300 有兩種類型： 標(biāo)準(zhǔn)型 溫度范圍從0到60C 環(huán)境條件擴(kuò)展型 溫度范圍從-25C到 +60C，更強(qiáng)的耐受振動(dòng)和污染特性。 - 通過IM365擴(kuò)展，可擴(kuò)展1個(gè)機(jī)架，最長(zhǎng)1米，電源也是由此擴(kuò)展提供。 - 通過IM360/361擴(kuò)展，可擴(kuò)展3個(gè)機(jī)架，中央機(jī)架(CR)到擴(kuò)展機(jī)架(ER)及擴(kuò)展機(jī)架之間的距離最大為10米。靈活布置 機(jī)架(CR/ER)可以根據(jù)最正確布局需要，水平或垂直安裝。 功能 SIMATIC S7-300的大量功能支持和幫助用戶進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù) 高速的指令處理 0.60.1ms的指令處

47、理時(shí)間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 用此功能可以有效地實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算 方便用戶的參數(shù)賦值 一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓(xùn)的費(fèi)用。 HYPERLINK :/ titan-stone /taidaPLC.html 臺(tái)達(dá)PLC人機(jī)界面 (HMI) 方便的人機(jī)界面效勞已經(jīng)集成在S7-300 操作系統(tǒng)內(nèi)。因此人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面(HMI)從中要求數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送。 診斷功能 CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、

48、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件 (例如：超時(shí)，模塊更換，等等)。 精選精選.精選.通訊 SIMATIC S7-300具有多種不同的通訊接口： 多種通訊處理器用來連接AS-i接口、PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng) 通訊處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通訊系統(tǒng) 多點(diǎn)接口(MPI) 集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 這是一個(gè)經(jīng)濟(jì)而有效的解決方案；方便用戶的step7的用戶界面提供了通訊組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單。 CPU 支持以下通訊類型： 過程通訊 通過總線(AS-i或PROFI- BUS)對(duì)I/O模塊周期尋址數(shù)據(jù)通訊 在

49、自動(dòng)控制系統(tǒng)之間或人機(jī)界面(HMI)和幾個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)通訊會(huì)周期地進(jìn)行或被用戶程序或功能塊調(diào)用。4.1.1 性能用戶接線方便編碼器和執(zhí)行元件通過兩個(gè)單獨(dú)的20 針前連接器進(jìn)行連接。 LED紅色的LED 用于故障顯示(組故障)綠色的LED 用于顯示數(shù)字輸入端的狀態(tài)黃色LED 用于顯示后備操作 強(qiáng)大的測(cè)量數(shù)據(jù)采集模塊有4 個(gè)模擬輸入端用于采集模擬數(shù)值和前饋控制，并用附加的一個(gè)模擬輸入端用于熱電偶的溫度補(bǔ)償 可使用不同的傳感器熱電偶Pt100電壓傳感器，電流傳感器精選精選.精選.4.1.2PLC控制中要注意的問題溫度。要求環(huán)境溫度在 ，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)

50、足夠大。濕度。為了保證的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于無(wú)露珠。震動(dòng)。應(yīng)使遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為 的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可防止震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等?？諝?。防止有腐蝕和易燃的氣體，如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。電源。對(duì)于電源線帶來的干擾具有一定的抵抗能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般都有直流 輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使接收到錯(cuò)誤信息

51、。4.1.3控制系統(tǒng)中干擾及其來源控制系統(tǒng)中干擾及其來源影響控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場(chǎng)，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場(chǎng)改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波，電磁波對(duì)其具有強(qiáng)烈的干擾。強(qiáng)電干擾。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，電網(wǎng)受到空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備啟停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。柜內(nèi)干擾?？刂乒駜?nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載，混亂的布線都容易對(duì)造成一定程度的干擾。來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)

52、誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。來自系統(tǒng)內(nèi)部的干擾。主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對(duì)模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。變頻器干擾。一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。 主要抗干擾措施 合理處理電源以抑制電網(wǎng)引入的干擾對(duì)于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為精選精選.精選.的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接濾波電路。4.1.4 /端的接線

53、輸入接線。一是輸入接線一般不要太長(zhǎng)。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。二是輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開。三是盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致。輸出接線。一是輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓，但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。二是由于的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，假設(shè)將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板。三是采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。精

54、選精選.精選.4.1.5 正確選擇接地點(diǎn)以完善接地系統(tǒng)控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。平安地或電源接地。將電源線接地端和柜體連線接地為平安接地。系統(tǒng)接地?？刂破鳛榱伺c所控的各個(gè)設(shè)備同電位而接地，叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于 ，一般需將設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。信號(hào)與屏蔽接地。一般要求信號(hào)線必須要有唯一的參考地。4.2步進(jìn)電機(jī)的具體控制原理步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作就是步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其功用是將脈沖電信號(hào)變換為相應(yīng)的角位移或是直線位

55、移，就是給一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或是前進(jìn)一步。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與脈沖數(shù)成正比，它的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率(fl成正比，如兩相步進(jìn)電機(jī)設(shè)定為半步的情況下(電機(jī)轉(zhuǎn)一圈400個(gè)脈沖);n=60f/200(轉(zhuǎn)/分)步進(jìn)電機(jī)是將給定的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。給一個(gè)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度，這個(gè)角度就稱作該步進(jìn)電機(jī)的步距角。目前常用步進(jìn)電機(jī)的步距角大多為1.8度(俗稱一步)或0.9度(俗稱半步)。以步距角為0.9度的進(jìn)步電機(jī)來說，當(dāng)我們給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過0.9度;給兩個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過1.8度。以此類推，連續(xù)給定脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就可

56、以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電脈沖信號(hào)與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角存在的這種線性關(guān)系，使得步進(jìn)電機(jī)在速度控制、位置控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)的使用至少需要三個(gè)方面的配合，一是電脈沖信號(hào)發(fā)生器，它按照給定的設(shè)置重復(fù)為步進(jìn)電機(jī)輸送電脈沖信號(hào)，目前這種信號(hào)大多數(shù)由可編程控制器或單片機(jī)來完成;二是驅(qū)動(dòng)器(信號(hào)放大器)，它除了對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行放大、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以外，還可以通過它改善步進(jìn)電機(jī)的使用性能，事實(shí)上它在步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中起著重要的作用，一般一種步進(jìn)電機(jī)可以根據(jù)不同的工況具有多種驅(qū)動(dòng)器;三是步進(jìn)電機(jī)，它有多種控制原理和型號(hào)，現(xiàn)在常用的有反響式、感應(yīng)子式、混合式等。精選精選.精選.步進(jìn)電機(jī)的速度控制是通過輸人的脈沖

57、頻率快慢實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)生脈沖的頻率減小時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的速度就下降;當(dāng)頻率增加時(shí)，速度就加快。步進(jìn)電機(jī)的位置控制是靠給定的脈沖數(shù)量控制的。給定一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角，當(dāng)停止的位置確定以后，也就決定了步進(jìn)電機(jī)需要給定的脈沖數(shù)。五步進(jìn)電機(jī)的控制原理步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是：它是通過輸入脈沖信號(hào)進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速那么由脈沖信號(hào)頻率決定。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，而控制信號(hào)那么由單片機(jī)產(chǎn)生。其根本原理如下：1、控制換相順序通

58、電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍_T作方式其各相通電順序?yàn)锳BCD，通電控制脈沖就必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A，B，C，D，進(jìn)行電的通斷。2、控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向如果給定T作方式是正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)就正轉(zhuǎn)；如果按反序通電換相。步進(jìn)電機(jī)就反轉(zhuǎn)。3、控制步進(jìn)電機(jī)的速度精選精選.精選.如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它就再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。4.2步進(jìn)電機(jī)的控制原理步進(jìn)電機(jī)有步距角(涉及到相數(shù))、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來了。1、

59、步距角的選擇電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率(當(dāng)量)換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度(包括減速)。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度(五相電機(jī)),0.9度/1.8度(二、四相電機(jī)),1.5度/3度(三相電機(jī))等。2、靜力矩的選擇步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)(一般由低速)時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩

60、應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(幾何尺寸)3、電流的選擇靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差異很大，可盛源、及驅(qū)動(dòng)電壓)。4.3 步進(jìn)電機(jī)的選擇永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體檢較小，步踞角一般為75度或15度，多用于空調(diào)風(fēng)擺上。反響式步進(jìn)電機(jī)常見的有三相反響式，步踞角為15度?；旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)常見的有兩相、三相、四相、五相混合式。兩相和四相混合式可以通用驅(qū)動(dòng)器步踞角多是18度，具有體積小、大力距、低噪音的特點(diǎn)。五相混合式步踞角為o72度，分辨率高。但是驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，接線麻煩。精選精選.精選.i相混合式步踞角為12度，其擁有比兩相、五相混合