三相六拍步進電機FX2NPLC控制

1、電氣工程學院課程設計說明書設計題目：系 別：年級專業(yè)：學 號：學生：指導教師：電氣工程學院課程設計任務書課程名稱：電氣控制與PLC課程設計基層教學單位：電氣工程及自動化系指導教師:學號學生（專業(yè)）班 級設計題目三相六拍步進電機PLC控制系統(tǒng)設計設計技術參數米用PLC構成三相六拍步進電機的電氣控制系統(tǒng)?？刂埔蟛殚喯嚓P文 獻。設 計 要 求1）根據控制要求，進行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設計，包括PLC硬件配置電路。2）根據控制要求，編制 PLC控制程序3）按要求編寫設計說明書并繪制A1幅面圖紙一。參 考 資 料1、 PLC電氣控制技術漆漢宏主編機械工業(yè) 20082、圖書館各類期刊文獻相關數據庫3、相

2、關電氣設計手冊周次第一周第二周應宀 完成容元成全部方案設計：周一、二：查、閱相關參考資料 周二至周五：方案設計 周六、日：設計方案元善周一、二：完成設計說明書 周三、四：繪制 A1設計圖紙 周五：答辯考核指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：1、此表一式三份，系、學生各一份，報送院教務科一份。2 、學生那份任務書要求裝訂到課程設計報告前面。摘要PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術 運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。本設計是用PLC做三相

3、六拍步進電機的控制核心，用按鈕開關來實現對步進電機正、反轉運行控制，而且正、反轉切換無須經過停車步驟。其次可以通過對按 鈕的控制來實現對高、低速度的切換控制。關鍵詞：PLC控制三相六拍正反轉運行高低速運行目錄封皮 1任務書 .2摘要 .3目錄 .4第一章三相六拍步進電機的 PLC控制及要求 51.1步進電機的工作原理 .51.2三相六拍步進電機控制要求 51.3 步進電機的驅動 6第二章參數選擇 .72.1 三相六拍步進電機的參數選擇 .72.2 PLC 的選擇 .72.3 功率放大電路參數選擇 .7第三章整體設計 .73.1 PLC的I/O端口分配表 .73.2硬件接線圖 83.3程序流程圖

4、 .83.4狀態(tài)轉移圖 .93.5步進梯形圖 .103.6時序圖 .12總結 .13.14參考文獻第一章三相六拍步進電機的PLC控制及要求1. 1步進電機的工作原理電機的定子上有六個均布的磁極，其夾角是60o。各磁極上套有線圈，連成A、B C三相繞組。轉子上均布 40個小齒。所以每個齒的齒距為 0 E=360o /40=9 o，而 定子每個磁極的極弧上也有5個小齒，且定子和轉子的齒距和齒寬均相同。由于定子和轉子的小齒數目分別是30和40,其比值是一分數，這就產生了所謂的齒錯位的情況。若以A相磁極小齒和轉子的小齒對齊，那么B相和C相磁極的齒就會分別和轉子齒相錯三分之一的齒距，即3o。因此，B C

5、極下的磁阻比 A磁極下的磁阻大。若給B相通電，B相繞組產生定子磁場，其磁力線穿越B相磁極，并力圖按磁阻最小的路徑閉合，這就使轉子受到反應轉矩（磁阻轉矩）的作用而轉動，直到B磁極上的齒與轉子齒對齊，恰好轉子轉過3o ;此時A、C磁極下的齒又分別與轉子齒錯開三分之一齒距。接著停止對 B相繞組通電，而改為 C相繞組通電，同理受反應轉矩的作用， 轉子按順時針方向再轉過3o。依次類推，當三相繞組按AtBt3A順序循環(huán)通電時，轉子會按順時針方向，以每個通電脈沖轉動3o的規(guī)律步進式轉動起來。若改變通電順序，按 At CT Bt a順序循環(huán)通電，則轉子就按逆時針方向以每個通電脈沖轉 動3o的規(guī)律轉動。因為每一

6、瞬間只有一相繞組通電，并且按三種通電狀態(tài)循環(huán)通電， 故稱為單三拍運行方式。單三拍運行時的步矩角0 b為30o。三相步進電動機還有兩種通電方式，它們分別是雙三拍運行，即按A4 BCT CAT AB順序循環(huán)通電的方式，以及單、雙六拍運行，即按At ABt Bt BCT Ct CA A順序循環(huán)通電的方式。1.2三相六拍步進電機控制要求三相六拍步進電機的正、反轉正轉：At AB Bt BCT Ct cat a 反轉：At act Ct CB Bt BAt a三相六拍步進電機運行狀態(tài)的開關控制(1) 按下正轉啟動按鈕電機實現正轉低速運行(2) 按下反轉啟動按鈕電機實現反轉低速運行(3) 按下停止按鈕電機

7、實現停車(4) 正、反轉運行時，可通過按下高、低速按鈕實現電機的高、低速運行切換(5) 正、反轉啟動按鈕切換無須經過停車步驟1.3步進電機的驅動步進電動機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進電動機驅動器，如下圖所示，它由脈沖發(fā)生控制單元(PLC)、功率放大單元等組成。步進電機的驅動功率放大電路(如下圖所示)設計功率放大電路采用 N溝道MOSFET因為PLC輸出端接直流電壓為 12V,電流為數十mA級，而MOSFE觸發(fā)柵源電壓為12V左右，所以要在MOSFE柵極串接電阻， 使其高電平信號到來時達到觸發(fā)電壓圍時，不至于電壓過大損壞器件。繞組為三相直流步進電機的繞組，當脈沖信號

8、為高電平時，MOSFET觸發(fā)，漏源極導通，繞組兩端為步進電機額定電壓，使繞組得電，電機運行。當脈沖信號為低電平時，MOSFET不導通，繞組不得電，電機停止。在繞組兩端所加的電阻和二極管起到在低電平時對繞 組上能量的泄放作用。第二章參數選擇2.1三相六拍步進電機的參數選擇本設計選擇三相直流步進電機，額定電壓24V,額定電流1.39A功率20W電機轉速1800r/min,電機扭矩1.08KG*CM,安裝尺寸60*60，軸徑8mm2.2 PLC的選擇本設計采用三菱 FX2N-16MR PLC2.3功率放大電路參數選擇本設計選用IRF540N 100V 33A MOSFET作為功率器件， R仁300

9、,R2=1K。第三章整體設計3.1 PLC的I/O端口分配表輸入端輸出端名稱代號輸入編號名稱代號輸出編號正傳啟動SB0X000繞組AY0Y000反轉啟動SB1X001繞組BY1Y001停止SB2X002繞組CY2Y002高速轉動SB3X003低速轉動SB4X0043.2硬件接線圖3.3程序流程圖3.4狀態(tài)轉移圖進入準備狀態(tài)S10RETEND3.5步進梯形圖XOUOKLToutXOOIlbxoooXU Q2YOOOY002II3131S10XO04一卜53DOK-HtlKInooUST罟srTOO2¥O0 ITOItSETSICHDllIO IMSiish>tslasklas-C

10、DO1OOIu>aaCISuuoxy丄MbSISud-削£its!-EQOJlisaFloomOH(atm羈4(i£仏-Zl£ikI-(ZttflJLIE-ffMIlijkFa3.6時序圖正轉低速運行3.6.2反轉低速運行:価伽iixn iW noN1$19 兇總結本次課程設計的容是三相六拍步進電動機控制程序的設計與調試，針對現在的PLC技術，實現一些設計。還應該加強PLC語句的練習，要能夠運用自如。此外還應掌握PLC的外部接線方法。通過不懈的努力，得到了一系列可靠的實驗數據。但是在這次課程設計過程中也遇到了不少的問題和困難，例如對功率放大電路設計時如何對參

11、數進行選擇。還有很重要的一點就是對基礎知識不夠扎實，使得設計進度緩慢，必須不斷的在書本上學習新的知識來彌補不足等。但幸運的是，隨著課程設計的逐步進行，對種種問題進行了 研究解決，最終才獲得了預期的研究成果。在課程設計過程中我了解到，PLC并不是一門單一的編程技術，它是一門系統(tǒng)專業(yè)課程。PLC可以廣義的認為是一臺背嵌入操作系統(tǒng)的高可靠性PC機，需要精通PLC本身的編程語言梯形圖、語句表語言。這次課程設計對我們而言是對所學課程容掌握情況的一次自我驗證，對所學知識的綜合應用能力檢驗，它培養(yǎng)和訓練了我們的編程以及調試能力，進而提高了我們對學習和應用相關專業(yè)知識的興趣。 通過本次設計我們的能力得到了鍛煉， 因而有著極 其重要的意義。參考文獻2008200920081、漆漢宏主編PLC電氣控制技術（第二版）機械工業(yè)，出版年：2、王兆安 進軍主編電力電子技術（第五版）機械工業(yè)，出版年：3、康華光主編電子技術基礎模擬部分（第五版）高等教育，出版年:電氣工程學院課程設計評審意見表指導教師評語:、學習態(tài)度及平時表現(出勤等) A B C D E(2)、查閱資料，分析、解決問題的能力 A B C D E平時成績：2013年7 月1日圖面及其它成績：(1) 、結構合理、層次分明，書寫規(guī)： A B C D E(2) 、基本概念正確，分析與論述清楚：口 A B C D E