三相六拍步進(jìn)電機(jī)FX2NPLC控制

1、電氣工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書設(shè)計(jì)題目： 系 別： 年級(jí)專業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱： 電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì) 基層教學(xué)單位：電氣工程及自動(dòng)化系 指導(dǎo)教師： 學(xué)號(hào)學(xué)生姓名（專業(yè)）班級(jí)設(shè)計(jì)題目三相六拍步進(jìn)電機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)采用PLC構(gòu)成三相六拍步進(jìn)電機(jī)的電氣控制系統(tǒng)?？刂埔蟛殚喯嚓P(guān)文獻(xiàn)。設(shè)計(jì)要求1) 根據(jù)控制要求，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，包括PLC硬件配置電路。2) 根據(jù)控制要求，編制PLC控制程序3) 按要求編寫設(shè)計(jì)說明書并繪制A1幅面圖紙一張。參考資料1、PLC電氣控制技術(shù) 漆漢宏主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2008

2、2、圖書館各類期刊文獻(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)3、相關(guān)電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)周次第一周第二周應(yīng)完成內(nèi)容完成全部方案設(shè)計(jì)：周一、二：查、閱相關(guān)參考資料周二至周五：方案設(shè)計(jì)周六、日：設(shè)計(jì)方案完善周一、二：完成設(shè)計(jì)說明書周三、四：繪制A1設(shè)計(jì)圖紙周五：答辯考核指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說明：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報(bào)送院教務(wù)科一份。 2、學(xué)生那份任務(wù)書要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。電氣工程學(xué)院 教務(wù)科摘要 PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制

3、各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。本設(shè)計(jì)是用PLC做三相六拍步進(jìn)電機(jī)的控制核心，用按鈕開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行控制，而且正、反轉(zhuǎn)切換無須經(jīng)過停車步驟。其次可以通過對(duì)按鈕的控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)高、低速度的切換控制。關(guān)鍵詞：PLC控制 三相六拍 正反轉(zhuǎn)運(yùn)行 高低速運(yùn)行目錄封皮1任務(wù)書.2摘要.3目錄.4第一章 三相六拍步進(jìn)電機(jī)的PLC控制及要求51.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理.51.2三相六拍步進(jìn)電機(jī)控制要求51.3 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)6第二章 參數(shù)選擇.72.1 三相六拍步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)選擇 .72.2 PLC的選擇 .72.3 功率放大電路參數(shù)選擇.7第三章 整體設(shè)計(jì).73.1 PLC的I/O端口分配表.73.2

4、 硬件接線圖83.3 程序流程圖 .83.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖.93.5 步進(jìn)梯形圖.103.6 時(shí)序圖.12總結(jié).13參考文獻(xiàn).14評(píng)審意見表.15第一章 三相六拍步進(jìn)電機(jī)的PLC控制及要求11步進(jìn)電機(jī)的工作原理電機(jī)的定子上有六個(gè)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(zhuǎn)子上均布40個(gè)小齒。所以每個(gè)齒的齒距為E=360º/40=9º，而定子每個(gè)磁極的極弧上也有5個(gè)小齒，且定子和轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬均相同。由于定子和轉(zhuǎn)子的小齒數(shù)目分別是30和40，其比值是一分?jǐn)?shù)，這就產(chǎn)生了所謂的齒錯(cuò)位的情況。若以A相磁極小齒和轉(zhuǎn)子的小齒對(duì)齊，那么B相和C相磁極

5、的齒就會(huì)分別和轉(zhuǎn)子齒相錯(cuò)三分之一的齒距，即3º。因此，B、C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(chǎn)生定子磁場(chǎng)，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(zhuǎn)子受到反應(yīng)轉(zhuǎn)矩（磁阻轉(zhuǎn)矩）的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，直到B磁極上的齒與轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊，恰好轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過3º；此時(shí)A、C磁極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開三分之一齒距。接著停止對(duì)B相繞組通電，而改為C相繞組通電，同理受反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向再轉(zhuǎn)過3º。依次類推，當(dāng)三相繞組按ABCA順序循環(huán)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)按順時(shí)針方向，以每個(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)3º的規(guī)律步進(jìn)式轉(zhuǎn)動(dòng)起來。若改變通電順序，按ACBA順序循

6、環(huán)通電，則轉(zhuǎn)子就按逆時(shí)針方向以每個(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)3º的規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)槊恳凰查g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(yùn)行方式。單三拍運(yùn)行時(shí)的步矩角b為30º。三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還有兩種通電方式，它們分別是雙三拍運(yùn)行，即按ABBCCAAB順序循環(huán)通電的方式，以及單、雙六拍運(yùn)行，即按AABBBCCCAA順序循環(huán)通電的方式。1.2三相六拍步進(jìn)電機(jī)控制要求1.2.1三相六拍步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)：AABBBCCCAA反轉(zhuǎn)：AACCCBBBAA1.2.2三相六拍步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的開關(guān)控制（1）按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)低速運(yùn)行（2）按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)低速運(yùn)行（

7、3）按下停止按鈕電機(jī)實(shí)現(xiàn)停車（4）正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，可通過按下高、低速按鈕實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高、低速運(yùn)行切換（5）正、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕切換無須經(jīng)過停車步驟1.3 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如下圖所示，它由脈沖發(fā)生控制單元（PLC內(nèi)）、功率放大單元等組成。功率放大電路 （如下圖所示） 設(shè)計(jì)功率放大電路采用N溝道MOSFET，因?yàn)镻LC輸出端接直流電壓為12V，電流為數(shù)十mA級(jí)，而MOSFET觸發(fā)柵源電壓為12V左右，所以要在MOSFET柵極串接電阻，使其高電平信號(hào)到來時(shí)達(dá)到觸發(fā)電壓范圍時(shí)，不至于電壓過大損壞器件。繞組為三相直流步進(jìn)電機(jī)的繞組

8、，當(dāng)脈沖信號(hào)為高電平時(shí)， MOSFET觸發(fā)，漏源極導(dǎo)通，繞組兩端為步進(jìn)電機(jī)額定電壓，使繞組得電，電機(jī)運(yùn)行。當(dāng)脈沖信號(hào)為低電平時(shí)，MOSFET不導(dǎo)通，繞組不得電，電機(jī)停止。在繞組兩端所加的電阻和二極管起到在低電平時(shí)對(duì)繞組上能量的泄放作用。第二章 參數(shù)選擇2.1 三相六拍步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)選擇本設(shè)計(jì)選擇三相直流步進(jìn)電機(jī)，額定電壓24V,額定電流1.39A功率20W，電機(jī)轉(zhuǎn)速1800r/min,電機(jī)扭矩1.08KG*CM,安裝尺寸 60*60，軸徑8mm。2.2 PLC的選擇本設(shè)計(jì)采用三菱FX2N-16MR PLC2.3 功率放大電路參數(shù)選擇本設(shè)計(jì)選用IRF540N 100V 33A MOSFET作為功

9、率器件，R1=300,R2=1K。第三章 整體設(shè)計(jì)3.1 PLC的I/O端口分配表輸入端輸出端名稱代號(hào)輸入編號(hào)名稱代號(hào)輸出編號(hào)正傳啟動(dòng)SB0X000繞組AY0Y000反轉(zhuǎn)啟動(dòng)SB1X001繞組BY1Y001停止SB2X002繞組CY2Y002高速轉(zhuǎn)動(dòng)SB3X003低速轉(zhuǎn)動(dòng)SB4X0043.2 硬件接線圖3.3 程序流程圖3.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖3.5 步進(jìn)梯形圖3.6 時(shí)序圖3.6.1 正轉(zhuǎn)低速運(yùn)行3.6.2 反轉(zhuǎn)低速運(yùn)行總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是三相六拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試，針對(duì)現(xiàn)在的PLC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一些設(shè)計(jì)。還應(yīng)該加強(qiáng)PLC語句的練習(xí)，要能夠運(yùn)用自如。此外還應(yīng)掌握PLC的外部接線方法。通

10、過不懈的努力，得到了一系列可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是在這次課程設(shè)計(jì)過程中也遇到了不少的問題和困難，例如對(duì)功率放大電路設(shè)計(jì)時(shí)如何對(duì)參數(shù)進(jìn)行選擇。還有很重要的一點(diǎn)就是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)不夠扎實(shí)，使得設(shè)計(jì)進(jìn)度緩慢，必須不斷的在書本上學(xué)習(xí)新的知識(shí)來彌補(bǔ)不足等。但幸運(yùn)的是，隨著課程設(shè)計(jì)的逐步進(jìn)行，對(duì)種種問題進(jìn)行了研究解決，最終才獲得了預(yù)期的研究成果。在課程設(shè)計(jì)過程中我了解到，PLC并不是一門單一的編程技術(shù)，它是一門系統(tǒng)專業(yè)課程。PLC可以廣義的認(rèn)為是一臺(tái)背嵌入操作系統(tǒng)的高可靠性PC機(jī)，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(shè)計(jì)對(duì)我們而言是對(duì)所學(xué)課程內(nèi)容掌握情況的一次自我驗(yàn)證，對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力

11、檢驗(yàn)，它培養(yǎng)和訓(xùn)練了我們的編程以及調(diào)試能力，進(jìn)而提高了我們對(duì)學(xué)習(xí)和應(yīng)用相關(guān)專業(yè)知識(shí)的興趣。通過本次設(shè)計(jì)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(xiàn)1、漆漢宏主編·PLC電氣控制技術(shù)·（第二版）機(jī)械工業(yè)出版社，出版年：20082、王兆安 劉進(jìn)軍主編·電力電子技術(shù)·（第五版）機(jī)械工業(yè)出版社，出版年：20093、康華光主編·電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分·（第五版）高等教育出版社，出版年：2008電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見表指導(dǎo)教師評(píng)語： (1)、學(xué)習(xí)態(tài)度及平時(shí)表現(xiàn) ( 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(shí)成績(jī)： 2013年 7 月 1 日?qǐng)D面及其它成績(jī)：(1)、結(jié)構(gòu)合理、 層次分明， 書寫規(guī)范：A B C D E(2)、基本概念正確， 分析與論述清楚：A B C D E(3)、圖紙(插圖)簡(jiǎn)明清晰