三相六拍进电动机控制程序的设计与调试.doc

机电控制 课程 课程设计说明书 课程名称： 机电控制 设计题目：三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试 专 业： 机电一体化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 设计时间：2010年7月1日 机电工程系 目录 第1章 绪论 1.1 课题介绍及研究意义…………………………………………………2 1.2 现行研究存在的问题及解决办法……………………………………3 1.3 本论文的目的及工作内容……………………………………………3 第2章 系统方案设计（论证） 2.1 方案原理分析…………………………………………………………4 2.1.1 功能要求…………………………………………………………4 2.1.2 性能要求…………………………………………………………4 2.2可行性研究………………………………………………………………4 2.2.1 要解决的问题的可行性分析及复杂性分析……………………4 第3章 控制系统设计 3.1 详述控制系统的实现方法……………………………………………5 3.2 梯形程序图……………………………………………………………8 第4章 心得体会…………………………………………………………11 参考文献……………………………………………………………………12 第1章 绪论 1.1 课题介绍及研究意义 三相六拍步进电动机是一典型单定子、径向分组、反应式伺服电机。它与普通电机一样，分为定子和转子两部分，其中定子又分为定子铁芯和定子绕组。定子铁芯由电工钢片叠压而成。定子绕组绕制在定子铁芯上，六个均匀分布齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串连在一起，构成一相控制绕组。三相步进电机可构成三相控制绕组，若任一相绕组通电，便形成一组定子磁极。在定子的每个磁极上，即定子铁芯上的每个齿上开了五个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9o，转子上没有绕组，只有均匀分布的40个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9o，与磁极上的小齿一致。此外，三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开1/3齿距。当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮1/3齿距角，C相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮2/3齿距角。 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。三相六拍比三相二拍的矩角特性好一倍，因此在很多情况下，三相步进电机采用三相六拍运行方式。 图1.1单定子径向分相反应式伺服步进电机结构原理图 1.2 现行研究存在的问题及解决办法 在进行程序设计时，首先应明确对象的具体控制要求。由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。以SIMATIC移位指令为步进控制的主体进行程序设计，可较好的满足上述设计要求。 1.3 本论文的目的及工作内容 用PLC控制三相六拍步进电机实现如下操作，其控制要求如下： 1． 三相步进电动机有三个绕组：A、B、C， 正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A 反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A 2． 要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。 3． 具有两种转速： 1号开关合上，则转过一个步距角需0.5秒。 2号开关合上，则转过一个步距角需0.05秒。 4.按题意要求，画出PLC端子接线图、控制梯形图。 5.完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试 第2章 系统方案设计（论证） 2.1方案原理分析 2.1.1 功能要求 对三相六拍步进电机的控制，主要分为两个方面：三相绕组的接通与断开顺序控制。即：正转顺序：A-AB-B-BC-C-CA-A：反转顺序：A-AC-C-CB-B-BA-A以及每个步距角的行进速度。围绕这两个主要方面，可提出具体的控制要求如下： 可正转起动或反转起动； 运行过程中，正反转可随时不停机切换； 步进两种速度可分为高速（0.05S），低速（0.5S）两档，并可随时手控变速； 停止时，应对移位寄存器清零，使每次起动均从A相开始