郑州航空工业管理学院

电气控制与PLC课程设计

题 目：三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试 姓 名： 李明杰 班 级： 电气工程及其自动化S 学 号： 100697216 指导教师： 崔建峰 职 称： 副教授

二О一 一 年 六 月 二十二 日

题目 三相六拍步进电机控制程序设计与调试

一、本论文的设计要求及工作内容

用PLC控制三相六拍步进电机，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。

二、系统方案设计

2.1 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：

（1） 可正转起动或反转起动；

（2） 运行过程中，正反转可随时不停机切换；

（3） 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；

（4） 停止时，应对移位寄存器清零，使每次起动均从A相开始。

2.2控制系统设计

2.2.1 详述控制系统的实现方法

控制程序图及软件模块

由于上述具体控制要求，可作出步进电机在运行时的程序框图，如图4所示。以工作框图为基本依据，结合考虑控制的具体要求，首先可将梯形图程序分为4

1

哥模块进行编程，即模块1：步进速度选择；模块2：起动、停止和清零；模块3：移位控制功能模块；模块4：A、B、C三相绕组对象控制。然后，将各模块进行连接，最后经过调试，完善，实现控制要求。

图4 步进电机控制流程图

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控制步进电机的个输入开关及控制A、B、C三相绕组工作的输出端在PLC中的I/O编址如表1所示

表 1

输入输出编址

X000(SB1) X001(SB2) X002(SB3) X003(SB4) X004(SB5)

输入端 步进电机正转起动按钮 步进电机反转起动按钮 停止和清零按钮 低速开关（1） 高速开关（2） Y000(KM1) Y001(KM2) Y002(KM3） 输出端 控制A相绕组 控制B相绕组 控制C相绕组 采用移位指令进行步进控制。首先指定位组件移位寄存器K2M0，按照三相六拍的步进顺序，移位寄存器的初值见表2。

表2 移位寄存器初值1

M5 M4 M3 M2 M1 M0 1 0 0 0 0 0 每右移1位，电机前进一个布局角（一拍），完成六拍后重新赋初值

其中M6和M7始终为“0”。据此，可作出移位寄存器输出状态及步进电机正反转绕组的状态真值表，如表所示。从而得出三相绕组的控制逻辑关系式： 正转时：A相 Y000=M5+M4+M0 反转时：A相 Y000=M5+M4+M0 B相 Y001=M4+M3+M2 B相 Y001=M2+M1+M0 C相 Y002=M2+M1+M0 C相 Y002=M4+M3+M2

表3 移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表 移位寄存器 K2M0 M5 0 1 0 0 0 0 M4 0 0 1 0 0 0 M3 0 0 0 1 0 0 M2 0 0 0 0 1 0 M1 0 0 0 0 0 1 M0 0 0 0 0 0 0 A 0 1 1 0 0 0 正转 B C 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 A 0 1 1 1 0 0 反转 B 0 0 0 0 1 1 C 0 0 1 1 1 0 3

2.3.2 PLC的I／O分配

正SB1 X000 Y000 Y001 Y002 KM1 KM2 KM3 反SB2 X001

停SB3 三菱FX2N

高SB5 低SB4 X002 系列PLC X003 X004 DC220V COM 2.3.3 三相六拍步进电机控制程序梯形图

梯形图说明：

① 通过X003（SB4）和X004(SB5)选择步进速度，X003为低速选择开关， 步进速度0.5S;X004为高速选择开关,步进速度为0.05S。

② 通过X000(SB1)和X001(SB2)选择正反转，X000为正转开关，X001为反转选择开关。

③ 对位组件K2M0进行赋初值。

④ 然后通过移位指令使电动机按照要求进行运行。

⑤ 按下X002(SB3)，电动机停止运行，对计数器C0和位组件进行清零，保证电动机的每次启动都是从A相开始。

4

控制程序梯形图：

5

2.3.4 三相六拍步进电机控制程序指令表

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三、心得体会

PLC课程设计已经完成，但是学习没有结束，在这次课程设计里面，不仅仅是设计一样东西，更多的是学习一种态度，对生活，对学习，不能只单单考虑一件事，一个方面，而是要更多的方面来思考，尽可能完善它，充实它，让它体现出一种人性化出来，让你学会一种态度，首先明确要做的是什么，然后开始思考设计思路，设计方法，然后一步一步把它实践出来，然后再看哪里不够完善，仔细修正，才能做出好的东西出来。

通过这次实践的机会，我能够初步掌握一些设计的基本思路，对PLC这门课程有了一定的认识，不能仅仅看做成一门设计编程的课本，他更多的是一种指示的意思，然你学会综合分析的思路，让你能够成站起来的一门课程，每门课程开出来总有一定的道理，它既然放在大三下学期，就是让你对未来有一定的认识，不能只是一个单一的设计人员，更多的是要综合考虑一件事物，这样才能更好的融入进去。

感谢老师提供了这次课设的机会，我们能够更好的系统的学习一门课程，能够更好的理解本专业的相关知识，也能更好的面对后面的学习与生活。

参考文献：

[1] 肖清，王忠锋 电气与PLC控制技术实验指导书 江西理工大学应用科学学院

[2] 张万忠，刘明芹 电气控制与PLC 化学工业出版社 [3] 宋君烈 可编程控制器实验教程 东北大学出版社 [4] 李俊秀 可编程控制器应用技术 化学工业出版社 [5] 张万忠 可编程控制器入门与应用实例 中国电力出版社

[6] 易传禄,韩希光编著 可编程序控制器应用指南 上海科学普及出版社

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