設(shè)計(jì)一種基于PLC的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng),通過(guò)微型變速箱將步進(jìn)電機(jī)角位移轉(zhuǎn)化為直線位移,進(jìn)而帶動(dòng)直線

伸縮機(jī)構(gòu)運(yùn)行延伸。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定要求、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用效果突出,能夠滿足毫米級(jí)精確位移的使用需求。

關(guān)鍵詞:PLC;步進(jìn)電機(jī);驅(qū)動(dòng)器;脈沖；方向製度保障。

目錄

第1章緒論(1)

1.1設(shè)計(jì)背景(1)

1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)(3)

1.3本章小結(jié)(3)

第2章步進(jìn)電機(jī)及PLC簡(jiǎn)介(4)

2.1步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介(4)

2.2PLC的發(fā)展概述(8)

2.3PLC技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用(8)

2.4本章小結(jié)(10)

第3章PLC控制步進(jìn)電機(jī)工作方式的選擇(11)

3.1常見的步進(jìn)電機(jī)的工作方式(11)

3.2步進(jìn)電機(jī)控制原理(12)

3.3PLC控制步進(jìn)電機(jī)的方法(12)

3.4PLC控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)思路(13)

3.5本章小結(jié)(15)

第4章FX2N控制步進(jìn)電機(jī)硬件設(shè)計(jì)(16)

4.1三菱FX2nPLC的介紹(16)

4.2步進(jìn)電機(jī)的選擇(18)

4.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(20)

4.4PLC驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(21)

4.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使用說(shuō)明(22)

4.6I/O接線圖(24)

4.7本章小結(jié)(25)

第5章控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)(26)

5.0本設(shè)計(jì)相關(guān)指令介紹(26)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)工業(yè)密切相關(guān)聯動。自從步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中取代小型直流電動(dòng)機(jī)以后，使其設(shè)備的性能提高顯示，很快地促進(jìn)了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展技術特點。另一方面，微型計(jì)算機(jī)和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展貢獻，又將作為數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行部件的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)推廣應(yīng)用到其他領(lǐng)域廣泛應用，如電加工機(jī)床、小功率機(jī)械加工機(jī)床持續、測(cè)量?jī)x器情況、光學(xué)和醫(yī)療儀器以及包裝機(jī)械等。任何一種產(chǎn)品成熟的過(guò)程高品質，基本上都是規(guī)格品種逐步統(tǒng)一和簡(jiǎn)化的過(guò)程〉榷鄠€領域，F(xiàn)在，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展已歸結(jié)為單段式結(jié)構(gòu)的磁阻式統籌、混合式和爪極結(jié)構(gòu)的永磁式三類哪些領域。爪極電機(jī)價(jià)格便宜，性能指標(biāo)不高產品和服務，混合式和磁阻式主要作為高分辨率電動(dòng)機(jī)像一棵樹，由于混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有控制功率小，運(yùn)行平穩(wěn)性較好而逐步處于主導(dǎo)地位不斷創新。最典型的產(chǎn)品是二相8極50齒的電動(dòng)機(jī)高效利用，步距角1.8°／0.9°（全步／半步）；還有五相10極50齒和一些轉(zhuǎn)子100齒的二相和五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)去突破，五相電動(dòng)機(jī)主要用于運(yùn)行性能較高的場(chǎng)合品質。到目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已極少見[1]。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大的生產(chǎn)國(guó)是日本全面協議，如日本伺服公司重要作用、東方公司、SANYODENKI和MINEBEA及NPM公司等講實踐，特別是日本東方公司增幅最大，無(wú)論是電動(dòng)機(jī)性能和外觀質(zhì)量，還是生產(chǎn)手段最為顯著，都堪稱是世界上最好的M意度，F(xiàn)在日本步進(jìn)電動(dòng)機(jī)年產(chǎn)量（含國(guó)外獨(dú)資公司）近2億臺(tái)，德國(guó)也是世界上步進(jìn)電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)大國(guó)生產能力。德國(guó)B.L.公司1994年五相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)專利期滿后智慧與合力，推出了新的三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)系列，為定子6極轉(zhuǎn)子50齒結(jié)構(gòu)可持續，配套電流型驅(qū)動(dòng)器措施，每轉(zhuǎn)步數(shù)為200、400事關全面、1000交流等、2000、4000發展目標奮鬥、10000和20000自動化裝置，它具有通常的二相和五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分辨率，還可以在此基礎(chǔ)上再10細(xì)分規劃，分辨率提高10倍關規定，這是一種很好的方案，充分運(yùn)用了電流型驅(qū)動(dòng)技術(shù)的功能應用前景，讓三相電動(dòng)機(jī)同時(shí)具有二相和五相電動(dòng)機(jī)的性能指導。與此同時(shí)，日本伺服公司也推出了他們的三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩個角度入手。該公司阪正文博士研制了三種不同的永磁式三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)更好，即HB型（混合式）、RM性（定子和混合式

相似基礎上，轉(zhuǎn)子則同永磁式環(huán)形磁鐵相似）和爪極PM型。將三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)同二相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較后得出：

1）在獲得小步距角方面行業分類，三相電動(dòng)機(jī)比二相電動(dòng)機(jī)要好預下達。

2）三相電動(dòng)機(jī)的兩相勵(lì)磁最大保持力矩為3T1（T1為單相勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩），而二相電動(dòng)機(jī)為2T1應用領域，所以三相電動(dòng)機(jī)的合成力矩大創新為先。

3）三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)比二相電動(dòng)機(jī)要小。

4）三相電動(dòng)機(jī)連續(xù)2步用于半步的轉(zhuǎn)矩差比二相電動(dòng)機(jī)的要小統籌推進。

5）三相電動(dòng)機(jī)繞組可以星形連接行業內卷，三個(gè)終端驅(qū)動(dòng)進行培訓，勵(lì)磁電路晶體管6個(gè)；而二相電動(dòng)機(jī)是8個(gè)凝聚力量。

6）連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)關鍵技術，由于三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原因，磁通和電流的三次諧波被消除了，所以三相電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)力矩比二相電動(dòng)機(jī)的要小.結(jié)論是顯而易見的[2]有所提升。

另外的結(jié)論是HB型電動(dòng)機(jī)更適合于低速大轉(zhuǎn)矩用途；RM型適用于平穩(wěn)運(yùn)行以及轉(zhuǎn)速大于1000r/min的用途參與能力；而PM型成本低敢於挑戰，在低轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)和高轉(zhuǎn)速時(shí)的大轉(zhuǎn)矩方面，三相PM型電動(dòng)機(jī)比兩相電動(dòng)機(jī)的性能要好應用擴展。因此過程中，當(dāng)前最有發(fā)展前景的當(dāng)屬混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，而混合式電動(dòng)機(jī)又向以下四個(gè)方向發(fā)展：發(fā)展趨勢(shì)一建立和完善，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)的不斷小型化特征更加明顯，要求與之配套的電動(dòng)機(jī)也必須越來(lái)越小，在57經驗、42機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)用了多年后，現(xiàn)在其機(jī)座號(hào)向39、35進一步意見、30重要部署、25方向向下延伸。瑞士ESCAP公司最近還研制出外徑僅10mm的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產業。

發(fā)展趨勢(shì)之二數字技術，是改圓形電動(dòng)機(jī)為方形電動(dòng)機(jī)。由于電動(dòng)機(jī)采用方型結(jié)構(gòu)工具，使得轉(zhuǎn)子有可能設(shè)計(jì)得比圓形大尤為突出，因而其力矩體積比將大為提高。同樣機(jī)座號(hào)的電動(dòng)機(jī)市場開拓，方形的力矩比圓形的將提高30％～40％

發(fā)展趨勢(shì)之三標準，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。即把轉(zhuǎn)子位置傳感器環境，減速齒輪等和電動(dòng)機(jī)本體綜合設(shè)計(jì)在一起主要抓手，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)越的控制性能重要的角色。

發(fā)展趨勢(shì)之四空間載體，向五相和三相電動(dòng)機(jī)方向發(fā)展。目前廣泛應(yīng)用的二相和四相電動(dòng)機(jī)，其振動(dòng)和噪聲較大即將展開，而五相和三相電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)勢(shì)性向好態勢。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)雜創新科技，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)更好一些更默契了。

我國(guó)的情況有所不同，直到20世紀(jì)80年代開展攻關合作，一直是磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)占統(tǒng)治地位特點，混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是80年代后期才開始發(fā)展，至今仍然是二種結(jié)構(gòu)類型同時(shí)并存情況正常。盡管新的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)完全可能替代磁阻式電動(dòng)機(jī)製度保障，但磁阻式電動(dòng)機(jī)的整機(jī)獲得了長(zhǎng)期應(yīng)用，對(duì)于它的技術(shù)也較為熟悉各領域，特別是典型的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角（0.9°/1.8°）與典型的磁阻式電動(dòng)機(jī)的步距角（0.75°/1.5°）不一樣顯示，用戶改變這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不是很容易的，這就使得兩種機(jī)型并存的局面難以在較短時(shí)間內(nèi)改變的有效手段。這種現(xiàn)狀對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展是不利的共同努力。