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(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：系 別：年級(jí)專業(yè)：學(xué) 號(hào)：學(xué)生：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（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)米用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(shuō)明書并繪制A1幅面圖紙一。參 考 資 料1、 PLC電氣控制技術(shù)漆漢宏主編機(jī)械工業(yè) 20082、圖書館各類期刊文獻(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)3、相

2、關(guān)電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)周次第一周第二周應(yīng)宀 完成容元成全部方案設(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)方案元善周一、二：完成設(shè)計(jì)說(shuō)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(shuō)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。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(lái)在其部存儲(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(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。本設(shè)計(jì)是用PLC做三相

3、六拍步進(jìn)電機(jī)的控制核心，用按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)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(wú)須經(jīng)過(guò)停車步驟。其次可以通過(guò)對(duì)按 鈕的控制來(lái)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硬件接線圖 83.3程序流程圖

4、 .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) .13.14參考文獻(xiàn)第一章三相六拍步進(jìn)電機(jī)的PLC控制及要求1. 1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 0 E=360o /40=9 o，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

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(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(guò)3o ;此時(shí)A、C磁極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開(kāi)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?lè)较蛟俎D(zhuǎn)過(guò)3o。依次類推，當(dāng)三相繞組按AtBt3A順序循環(huán)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)按順時(shí)針?lè)较?，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(lái)。若改變通電順序，按 At CT Bt a順序循環(huán)通電，則轉(zhuǎn)子就按逆時(shí)針?lè)较蛞悦總€(gè)通電脈沖轉(zhuǎn) 動(dòng)3o的規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)槊恳?/p>

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(yùn)行方式。單三拍運(yùn)行時(shí)的步矩角0 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A4 BCT CAT AB順序循環(huán)通電的方式，以及單、雙六拍運(yùn)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(jìn)電機(jī)控制要求三相六拍步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)：At AB Bt BCT Ct cat a 反轉(zhuǎn)：At act Ct CB Bt BAt a三相六拍步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的開(kāi)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(3) 按下停止按鈕電機(jī)

7、實(shí)現(xiàn)停車(4) 正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)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(wú)須經(jīng)過(guò)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)、功率放大單元等組成。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(hào)到來(lái)時(shí)達(dá)到觸發(fā)電壓圍時(shí)，不至于電壓過(guò)大損壞器件。繞組為三相直流步進(jìn)電機(jī)的繞組，當(dāng)脈沖信號(hào)

8、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8mm2.2 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作為功率器件， R仁300

9、,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)移圖進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)S10RETEND3.5步進(jìn)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(shí)序圖正轉(zhuǎn)低速運(yùn)行3.6.2反轉(zhuǎn)低速運(yùn)行:価伽iixn iW noN1$19 兇總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)的容是三相六拍步進(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(yǔ)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。通過(guò)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(guò)程中也遇到了不少的問(wèn)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

11、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(lái)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(wèn)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(guò)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(yǔ)言梯形圖、語(yǔ)句表語(yǔ)言。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我們而言是對(duì)所學(xué)課程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(guò)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)2008200920081、漆漢宏主編PLC電氣控制技術(shù)（第二版）機(jī)械工業(yè)，出版年：2、王兆安 進(jìn)軍主編電力電子技術(shù)（第五版）機(jī)械工業(yè)，出版年：3、康華光主編電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）高等教育，出版年:電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):、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(wèn)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)： 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