机电传动与控制综合课程设计设计说明书设计题目: 五相十拍（2/3）步进电机
控制程序设计
院系名称： XXXXX学院专业班级： XXXXX
学生姓名： XXXXX 学号： XXXXX
指导教师： XXXXX
2012年12 月05 日
内容摘要
本文主要是介绍采用可编程控制器(PLC) 对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。其中步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，是一种控制精度极高的电机,常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。可编程控制器是工业自动化设备的主导产品，具有控制功能强，可靠性高，适用于不同控制要求的各种控制对象等优点。
本文详细的介绍了用PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。其内容主要包括I/O地址分配、PIC外部接线图、控制流程图、主电路图、梯形图、元件清单以及语句表。本文设计过程中使用了十六位移位寄存器，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计。在实际应用中表明此设计是合理有效的。
关键词: PLC;梯形图；元件清单；五相十拍步进电机
目录
第1章引言 (1)
第2章系统总体方案设计 (2)
2.1 程序设计的基本思路 (2)
2.2 五相步进电动机的控制要求 (2)
2.3 方案原理分析 (2)
第3章 PLC控制系统设计 (4)
3.1 设计流程分析 (4)
3.1.1 控制流程图 (4)
3.1.2电机工作过程图 (5)
3.2 I/O地址分配表 (5)
3.3 PLC外部接线图 (6)
3.4 主电路 (7)
3.5 元件清单 (8)
3.6 程序设计 (8)
3.6.1 步进控制设计 (8)
3.6.2 梯形图设计 (10)
3.7 调试说明 (11)
第4章设计总结 (12)
致谢 (13)
参考文献 (14)
附录 (15)
附录一程序梯形图 (15)
附录二程序语句表 (20)
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第1章引言
步进电机作为执行元件，是电气自动化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。目前，比较典型的控制方法是用单片机产生脉冲序列来控制步进电机。但采用单片机控制，不仅要设计复杂的控制程序和I/O接口电路，实现比较麻烦。基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。步进电机广泛应用于对精度要求比较高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等。矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。
对五相十拍步进电机的控制，主要分为两个方面：五相绕组的接通与断开顺序控制。正转顺序：ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB 反转顺序：ABC ←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB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、可正转或反转；
2、运行过程中，步进三种速度可分为高速（0.05S），中速（0.3S）,低速（0.5S）三档，并可随时手控变速；
由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。以移位寄存器指令为步进控制的主体进行程序设计，可较好的满足上述设计要求。
下面介绍一种基于PLC的步进电机控制的方法。
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第2章系统总体方案设计
2.1 程序设计的基本思路
由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。以移位寄存器指令为步进控制的主体进行程序设计，可较好的满足上述设计要求。
2.2 五相步进电动机的控制要求
1．五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E ,
正转顺序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB
反转顺序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB
2．用五个开关控制其工作：
1 号开关控制其运行( 启/ 停)。
2 号开关控制其低速运行(转过一个步距角需0.5 秒)。
3 号开关控制其中速运行(转过一个步距角需0.1 秒)。
4 号开关控制其低速运行(转过一个步距角需0.03 秒)。
5 号开关控制其转向( ON 为正转，OFF 为反转)。
2.3 方案原理分析
在对五相十拍步进电机的控制中，主要分为两个方面：五相绕组的接通与断开顺序控制以及正反向调节和调速功能。
正转顺序：ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB
反转顺序：ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB
五相步进电动机有五个绕组：A、B、C、D、E，控制步进电动机五相十拍的时序图如图2-1所示。
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（a ） 步进电动机五相十拍正转时序图 （b ）步进电动机五相十拍反转时序图
图2-1 控制步进电动机五相十拍的时序图
2.4.1方案一：
每种速度调节均利用十个定时器实现其绕组延时通断，从而实现步进电动机的步进要求。在换向时，同样计时器可以完成相应的计时工作，以满足设计要求。 2.4.2方案二：
利用移位寄存器进行脉冲输入控制，利用计数器和移位寄存器进行相应的计时，以满足不同的步进速度，从而实现速度可调的要求。通过不同的通电顺序控制，实现电动机的正反转控制。
在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。经分析和指导老师的建议最终决定选择方案二，计时更加方便，所用的原件数大大减少，使控制更加可靠安全。
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第3章 PLC 控制系统设计
3.1 设计流程分析
3.1.1 控制流程图
图3-1 控制流程图
Y
按下停止按钮?
首次选择步进速度
启/停
正转或反转
位移寄存器赋初值
低速
中 速
高速
发出位移脉冲
执行位移
位移输出控制电机步进
十拍计数 开始
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3—1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个模块进行编程，即模块1：步进速度选择；模块2：起动、停止；模块3：正转、反转；模块4：移位控制功能模块；模块:5：A、B、C、D、E五相绕组对象控制。然后，将各模块进行连接，最后经过调试、完善、实现控制要求.
3.1.2电机工作过程图
五台电动机采用五相十拍作顺序循环控制，电机的工作过程如下图所示。
图3-2 电机工作过程图
3.2 I/O地址分配表
表3-1 I/O地址分配表
控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码
输入信号
启/停控制常开按钮SB1 I0.0 低速调速常开按钮SB2 I0.1 中速调速常开按钮SB3 I0.2 高速调速常开按钮SB4 I0.3 正/反转控制单刀双制开关QS I0.4
输出信号输出端子A端子 A Q0.0 输出端子B端子 B Q0.1 输出端子C端子 C Q0.2 输出端子D端子 D Q0.3 输出端子E端子 E Q0.4
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3.3 PLC外部接线图
PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定。根据上图的I/O分配表通过查阅手册选择S7-200 CPU222基本单元（8入/6出）1台步进电动机采用五相十拍控制外部接线图如下图所示：
图3-3 外部接线图
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3.4 主电路
主电路中通过交流接触器实现换向功能，分别闭合主触电KM1、KM2实现正反转换向。
当然，对于步进电动机通过通电顺序的不同可以实现其正反转控制。
图3-4 步进电机正反转控制主电路
3.5 元件清单
表3-2 元件清单
序号符号名称型号单位数量
1 CPU222XP PLC 6ES7214-2BD23-0XB8 台 1
2 M 步进电机86BYGH5430 台 1
3 FU 熔断器rm10 个 2
4 SB 按钮开关la19-11d 个 5
5 QS 刀开关HD11F-100A/38 个 1
6 KM 交流接触器CJX2-0901 个 2
7 KT 时间继电器H3Y-2 个 4
8 FR 断路器5SJ6320-7CC20 个 1
3.6 程序设计
3.6.1 步进控制设计
采用移位指令进行步进控制。首先指定移位寄存器MW0，按照五相十拍的步进顺序，移位寄存器的初值见表3-3。
表3-3 移位寄存器初值
M1.1 M1.0 M0.7 M0.6 M0.5 M0.4 M0.3 M0.2 M0.1 M0.0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
每右移1位，电机前进一个布局角（一拍），完成十拍后重新赋初值。其中M1.2、M1.3、M1.4、M1.5、M1.6和M1.7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3-4、3-5所示。从而得出五相绕组的控制逻辑关系式：
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正转时:
A相Q0.0=M1.1+M0.3+M0.2+M0.1+M0.0
B相Q0.1=M1.1+M1.0+M0.7+M0.1+M0.0
C 相Q0.2=M1.1+M1.0+M0.7+M0.6+M0.5
D相Q0.3=M0.7+M0.6+M0.5+M0.4+M0.3
E相Q0.4= M0.5+M0.4+M0.3+M0.2+M0.1
反转时:
A相Q0.0=M1.1+M1.0+M0.7+M0.6+M0.0
B相Q0.1=M1.1+M1.0+M0.2+M0.1+M0.0
C相Q0.2=M0.4+M0.3+M0.2+M0.1+M0.0
D相Q0.3=M0.6+M0.5+M0.4+M0.3+M0.2
E相Q0.4=M1.0 +M0.7+M0.6+M0.5+M0.4
表3-4 移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表（正转）
移位寄存器MW0 正转
M1.1 M1.0 M0.7 M0.6 M0.5 M0.4 M0.3 M0.2 M0.1 M0.0 A B C D E 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0
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表3-5 移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表（反转）
移位寄存器MW0 反转
M1.1 M1.0 M0.7 M0.6 M0.5 M0.4 M0.3 M0.2 M0.1 M0.0 A B C D E
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 3.6.2 梯形图设计
启停使用单按钮控制。梯形图设计如下，首先，按SB2(SB3或SB4)初次选择一种步进速度，五相步进电动机的速度由定时器T33控制，把三个值50、10、3分别送到VW100可得到低速、中速、高速三种速度。再按SB1(I0.0)，M2.0得电，移位寄存器赋初值，电机开始转动，且定时器开始计时，到设定值时，T33得电动作，移位寄存器值右移一位，C1计数一次，然后T33重新计时。计数十次后动作C1使移位寄存器重新赋值，依次循环。QS控制正反转，ON时I0.4得电，五相步进电动机正转，OFF时 I0.4失电五相步进电动机为反转。再按一下SB1，C0动作，M2.0失电，C1复位电机停止转动。
梯形图是PLC编程的高级语言,所有PLC厂家的PLC产品均支持梯形图语言编程。利用梯形图编程器可以建立与电气原理图相类似的程序,具有梯级或网络段结构,有利于程序的阅读理解、运行调试和修正很容易被PLC编程人员和维护人员接受和掌握。鉴于这个原因，在此次课程设计中选择用PLC梯形图语言进行程序编写，使可视化程度更好。（具体程序梯形图见附录一）
虽然梯形图易于掌握、结构简便，但梯形图不能被PLC识别，无法在PLC中直接运行，把梯形图通过人工编译的方式转换为语句表又较为复杂。而在STEP7-MICRO/WINSP4系统中可以直接将梯形图识别、编译成PLC直接识别的指令序列。具体生成的程序语句表见附录二。
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3.7 调试说明
在电脑上安装STEP7-Micro/WIN32软件，将程序输入STEP7-Micro/WIN32软件中，在电脑上进行语法检查，初步仿真调试。在检查无误后，导出程序，打开老师给的离线模拟软件，选择合适的CPU 并载入已经到处的程序段进行仿真模拟运行，仿真界面如下图3-5所示。
图3-5 模拟程序运行图
然后老师组织大家去实验室，将PLC程序传入程序控制器中，对各个输入I/O口给
信号处理，看各个输出口是否有相应的输出，如果没有按照设计要求输出，对程序进行
更改，直到各输出口有相应的输出。最终使整个系统能准确、可靠的工作。
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第4章设计总结
机电控制技术是一门侧重应用方向的学科。所以要多一点实践。不要看不起小的项目，在其中你能总结出设计程序的逻辑思维方法，总结中不断进步。
在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。
通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视。在课程设计过程中我了解到，PLC并不是一门单一的编程技术，它是一门系统专业课程。PLC可以广义的认为是一台背嵌入操作系统的高可靠性PC机。首先需要精深PLC本身的编程语言梯形图、语句表语言。达到这个水平你只能读懂编好的程序，并可以设计一些工程需要程序。在一些大型程序中还需要用到数据库的知识，LC入门很快但要不断进取努力。
通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。
在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。
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致谢
设计过程中我的指导老师给予了我很大的指导和帮助，在此我首先表示感谢。
本课题在选题及研究过程中王宗才老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。在他的引导下，我认识了有了设计的思路，极大的开拓了我的学术视野，也为本篇设计打下了理论基础。
在这次设计中王老师又给我提出了许多宝贵的意见。虽然我遇到了许多困难，但是我及时的和老师讨论这些问题，最终问题都迎刃而解了。减少了我在这次设计中的困惑和完成时间。在论文撰写方面更是给予了方向性的指导和建设性的意见和建议。
最后感谢在大学三年半期间，传授我知识的老师们，感谢在学习和生活上给予我帮助的同学们，没有他们的帮助就没有我今天的成绩。经过两周的学习，本次课程设计已经接近尾声，作为一个在校学生，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，毕竟这次设计是我第一次进行电气全面和系统的设计，疏漏和不足之处在所难免，可能存在许多细节未做到及时处理，请老师指正，以帮助我不断提高，不断进步。我相信通过这次全面系统的设计以及在这个过程中各位老师的不断点拨，在今后的工作中我一定会做到更好。
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参考文献
[1]张万忠，刘明芹.电气与plc控制技术.北京:化学工业出版社，2003
[2]程子华.PLC原理与实例分析.北京:国防工业出版社，2006
[3]廖常初.PLC编程及应用.北京: 机械工业出版社，2005
[4]高钦和.可编程控制器应用技术及其设计实例.北京:高等教育出版社，2004
[5]李缓.PLC原理与应用.北京：北京邮电大学出版社，2005
[6]林明星.电气控制及可编程序控制器[M ].北京：机械工业出版社，2004
[7]周淑珍、高鸿斌. PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社，2004
[8]张万忠.电器与PLC控制技术第二版. 北京: 化学工业出版社，2007
[9]肖清,王忠峰编.西门子PLC课程设计指导书.江西理工大学应用科学学院
[10]肖清,王忠峰.电器与PLC控制技术实验指导书.江西理工大学应用科学学院
[11]易泓可主编.电气控制系统实际基础与范例.北京：机械工业出版社，2005.
[12]李道霖.电气控制与PLC原理及应用[M]．北京:电子工业出版社，2004．
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附录
附录一程序梯形图
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摘要 本论文主要阐述了五相十拍步进电动机控制领域中的应用，其中可编程控制器是工业自动化设备的主导产品，具有控制功能强，可靠性高，适用于不同控制要求的各种控制对象等优点，其工作原理，设计和使用方法为电气和机电类专业必修课程的学习内容。 本设计涉及的内容有：步进电动机的硬件驱动过程、五相十拍步进电动机的PLC软件实现等。通过对硬件软件的结合，从而实现电动机的正反转控制。PLC是现代工业自动控制的一种通用计算机,但其工作方式与微机控制系统不同，与继电接触器控制系统也有本质的不同。PLC应用系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面。 关键词：步进电动机;PLC软件设计;PLC硬件设计 目录 1 绪论 (2) 1.1可编程控制器 (2) 1.1.1 PLC的工作原理 (2) 1.1.2可编程序控制器的组成 (2) 1.1.3可编程序控制器的特点 (3) 1.1.4可编程控制器的应用 (4) 1.2步进电动机 (5) 1.2.1 步进电机概述 (5) 1.2.2步进电动机的特点 (5) 1.2.3 步进电动机的基本原理及步距角的计算 (5) 1.2.4 步进电动机的动态指标及术语 (6) 2 软件设计 (7) 2.1西门子S7-200介绍 (7) 2.1.1 CPU22X型的选择 (8) 2.1.2 S7-200元件的介绍 (8) 2.2五相十拍步进电动机的PLC设计过程 (10) 2.2.1 五相十拍步进电动机的控制要求 (10) 2.2.2 PLC外部接线图 (11) 2.2.3 I/O地址分配表 (11) 2.2.4 程序设计 (12) 3 硬件设计 (15) 3.1环形分配器 (17) 3.2功率放大器 (18) 结束语 (19) 参考文献 (19)
第一讲步进电机驱动器的使用 步进电机控制原理图 项目开发中采用了雷赛科技公司型号为DM542的步进电机驱动器。处理器型号为STC89C52，本项目中选用57系列步进电机，力矩5NM，满足要求。细分数可以通过驱动器上的拨码开关（红圈中就是拨码开关）设定，细分数就是步进电机转一圈需要的脉冲数。
DM542配57电机典型接法如图所示 使用步进电机驱动器大大降低了驱动步进电机工作的难度，只需要用三路信号就可以驱动步进电机运动。他们分别是PUL-、DIR-和ENA-，具体情况看下表。硬件设计时PUL+、DIR+和ENA+需要接直流+5V。
为了能够使步进电机能够正常运转，单片机通过IO口给出的信号要满足上图中的时间顺序。首先需要让使能信号置为高电平。这就相当于告诉驱动器，我要开始控制你了。 然后就是给驱动器一个方向信号，高速驱动器要控制电机顺时针转动还是逆时针转动。而且这个时间是有要求的，要大于5微秒。就是使能信号给出后，大于5微秒后再给一个方向信号。 接下来就是让步进电机转起来，通过单片机输出脉冲信号，送给步进电机驱动器，进而控制步进电机。方向信号给了之后，也是需要至少大于5微秒之后再给脉冲控制信号。
具体操作请看下面的程序 //本程序可以实现蜗轮蜗杆减速器输出轴转动1圈，细分数400，减速比1:10,4000个脉冲转一圈 //------------头文件区------------------------------------------------------------------------------------- //包括：单片机芯片的配置头文件 // 其他编程中需要调用的C语言自带头文件 // 自己编写的专用头文件 //--------------------------------------------------------------------------------------------------------- #include
步进电机主要是依相数来做分类，而其中又以二相、五相步进电机为目前市场上所广泛采用。二相步进电机每转最细可分割为400等分，五相则可分割为1000等分，所以表现出来的特性以五相步进电机较佳、加减速时间较短、动态惯性较低。 二相/五相步进电机差异比较8个主极；4相(2相)4极线圈10个主极；5相2极线圈分解能1.8°/0.9°（200、400分割/圈）0.72°/0.36°（500、1000分割/圈）较二相步进电机高出2.5倍分解能。振动性100-200PPS之间为低速共振领域，振动较大无显著共振点低振动速度—转矩特性于速度上不及五相步进电机高速度、高转矩步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72
°、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGERLAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为 1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。 二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。
机电传动与控制综合课程设计设计说明书设计题目: 五相十拍（2/3）步进电机 控制程序设计 院系名称：机电工程学院专业班级：机制F09 学生姓名：学号： 20094805 指导教师：王宗才 2012年12 月05 日
内容摘要 本文主要是介绍采用可编程控制器(PLC) 对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。其中步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，是一种控制精度极高的电机,常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。可编程控制器是工业自动化设备的主导产品，具有控制功能强，可靠性高，适用于不同控制要求的各种控制对象等优点。 本文详细的介绍了用PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。其内容主要包括I/O地址分配、PIC外部接线图、控制流程图、主电路图、梯形图、元件清单以及语句表。本文设计过程中使用了十六位移位寄存器，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计。在实际应用中表明此设计是合理有效的。 关键词: PLC;梯形图；元件清单；五相十拍步进电机
目录 第1章引言 (1) 第2章系统总体方案设计 (2) 2.1 程序设计的基本思路 (2) 2.2 五相步进电动机的控制要求 (2) 2.3 方案原理分析 (2) 第3章 PLC控制系统设计 (4) 3.1 设计流程分析 (4) 3.1.1 控制流程图 (4) 3.1.2电机工作过程图 (5) 3.2 I/O地址分配表 (5) 3.3 PLC外部接线图 (6) 3.4 主电路 (7) 3.5 元件清单 (8) 3.6 程序设计 (8) 3.6.1 步进控制设计 (8) 3.6.2 梯形图设计 (10) 3.7 调试说明 (11) 第4章设计总结 (12) 致谢 (13) 参考文献 (14) 附录 (15) 附录一程序梯形图 (15) 附录二程序语句表 (20) 1
电气工程学院课程设计说明书 设计题目： 系别： 年级专业： 学号： 学生姓名：
指导教师： 电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC课程设计 基层教学单位：电气工程及自动化系指导教师：
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。 电气工程学院教务科 摘要 PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。本设计是用PLC做三相六拍步进电机的控制核心，用按钮开关来实现对步进电机正、反转运行控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。其次可以通过对按钮的控制来实现对高、低速度的切换控制。 关键词：PLC控制三相六拍正反转运行高低速运行
目录 封皮 (1) 任务书 (2) 摘要 (3) 目录 (4) 第一章三相六拍步进电机的PLC控制及要求 (5) 1.1步进电机的工作原理 (5) 1.2三相六拍步进电机控制要求 (5) 1.3 步进电机的驱动 (6) 第二章参数选择 (7) 2.1 三相六拍步进电机的参数选择 (7) 2.2 PLC的选择 (7) 2.3 功率放大电路参数选择 (7) 第三章整体设计 (7)
3.1 PLC的I/O端口分配表 (7) 3.2 硬件接线图 (8) 3.3 程序流程图 (8) 3.4 状态转移图 (9) 3.5 步进梯形图 (10) 3.6 时序图 (12) 总结 (13) 参考文献 (14) 评审意见表 (15) 第一章三相六拍步进电机的PLC控制及要求 1．1步进电机的工作原理 电机的定子上有六个均布的磁极，其夹角是60o。各磁极上套有线圈，连成A、B、C三相绕组。转子上均布40个小齿。所以每个齿的齿距为θE=360o/40=9o，而定子每个磁极的极弧上也有5个小齿，且定子和转子的齿距和齿宽均相同。由于定子和转子的小齿数目分别是30和40，其比值是一分数，这就产生了所谓的齿错位的情况。若以A相磁极小齿和转子的小齿对齐，那么B相和C相磁极的齿就会分别和转子齿相错三分之一的齿距，即3o。因此，B、C极下的磁阻比A磁极下的磁阻大。若给B相通电，B相绕组产生定子磁场，其磁力线穿越B相磁极，并力图按磁阻最小的路径闭合，这就使转子受到反应转矩（磁阻转矩）的作用而转动，直到B磁极上的齿与转子齿对齐，恰好转子转过3o；此时A、C磁极下的齿又分别与转子齿错开三分之一齿距。接着停止对B相绕组通电，而改为C相绕组通电，同理受反应转矩的作用，
XXXXX学院 课程设计说明书 设计题目:五相单双十拍步进电动机控制程序的设计与调试 学生姓名： XXXXX 学号： XXXXX 专业班级： XXXXX 指导教师： XXXXX 2012年12 月13 日
内容摘要 步进电机是一种控制精度极高的电机, 在工业上有着广泛的应用。步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。本文主要是介绍采用可编程控制器(PLC) 对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。本文详细的介绍了用PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。其内容主要包括I/O地址分配、PIC外部接线图、控制流程图、梯形图以及语句表。本文设计过程中使用了移位指令，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计。在实际应用中表明此设计是合理有效的。 关键词: PLC；梯形图；五相十拍步进电机
目录 第1章引言 (1) 1.1 五相步进电动机的控制要求 (1) 1.2 程序设计的基本思路 (1) 第2章 PLC控制系统硬件设计 (3) 2.1 PLC类型选择 (3) 2.2 I/O点的分配与编号 (3) 2.3 PLC外部接线图 (4) 第3章 PLC控制系统软件设计 (5) 3.1 绘制控制流程图 (5) 3.2 梯形图程序设计 (6) 3.2.1 步进控制设计 (6) 3.2.2梯形图 (8) 3.3程序指令表 (13) 3.4程序调试 (16) 结论 (21) 设计总结 (22) 谢辞 (23) 参考文献 (24)
四相步进电机控制系 统设计
课题：四相五线单4拍步进制电动机的正反转控制专业：机械电子工程 班级：2班 学号： 20110259 姓名：周后银 指导教师：李立成 设计日期： 2014.6.9~2014.6.20 成绩：
1概述 本实验旨在通过控制STC89C52芯片，实现对四相步进电机的转动控制。具体功能主要是控制电机正转10s、反转10s，连续运行1分钟，并用1602液晶显示屏显示出来。 具体工作过程是：给系统上电后，按下启动开关，步进电机按照预先 实验具体用到的仪器：STC89C52芯片、开关单元、四项步进电机、等硬件设 备。 实验具体电路单元有：单片机最小系统、步进电机连接电路、开关连接电路、1602液晶显示屏显示电路。 2四相步进电机 2.1步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。 2.2步进电机的控制 1.换相顺序控制：通电换相这一过程称为脉冲分配。 2.控制步进电机的转向控制：如果给定工作方式正序换相通电，步进 电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。
3.控制步进电机的速度控制：如果给步进电机发一个控制脉冲，它就 转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。 2.3步进电机的驱动模块 ABCD四相工作指示灯指示四相五线步进电机的工作状态 2.4步进电机的工作过程 开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动， 1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，
1、概念 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 【开环控制系统：不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统 举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起已对按开关的这个活动没有影响；投篮——篮球出手后就无法再继续对其控制，无论球进与否，球出手的一瞬间控制活动即结束。 闭环控制系统：可以将控制的结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用的系统 举例：调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车——同理，不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制。 开环闭环的区别：1、有无反馈；2、是否对当前控制起作用。开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动，闭环控制一定会持续一定的时间，可以借此判断， 投篮第一次投篮投近了第二次投的时候用力一些，这也是一种反馈但不会对第一次产生影响了，所以是开环控制】 步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。 【所谓时序，就是内存的时钟周期数值，脉冲信号经过上升再下降，到下一次上升之前叫做一个时钟周期，随着内存频率提升，这个周期会变短。例如CL9的意思就是CL这个操作的时间是9个时钟周期。 时序电路，是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。 如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、存储器等电路都是时序电路的典型器件，时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的。虽然组合逻辑电路能够很好地处理像加、减等这样的操作，但是要单独使用组合逻辑电路，使操作按照一定的顺序执行，需要串联起许多组合逻辑电路，而要通过硬件实现这种电路代价是很大的，并且灵活性也很差。为了实现一种有效而且灵活的操作序列，我们需要构造一种能够存储各种操作之间的信息的电路，我们称这种电路为时序电路。】 【步进电机、直流电机和无刷直流电机的主要区别在于他们的驱动方式。步进电机是以步阶方式分段移动，直流电机和无刷直流电机通常采用连续移动的控制方式。步进电机采用直接控制方式，它的主要命令和控制变量都是步阶位置。直流电机则是以电机电压为控制变量，以位置或速度为命令变量。
铁道大学四方学院 集中实践报告书 课题名称 五相十拍步进电动机控制 姓 名 *** 学 号 2012**** 系 部 电气工程系 专业班级 方**** 指导教师 ** 2014 年 12 月 31 日 ※※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 2012级 PLC 课程设计
目录 第1章设计目的 (1) 第2章设计要求 (1) 2.1 任务描述 (1) 2.2 控制要求 (2) 第3章PLC选型、I/O分配表和接线图 (2) 3.1 PLC选型 (2) 3.2 I/O分配表 (2) 3.3 I/O接线图 (3) 第4章程序设计 (3) 4.1 梯形图设计 (3) 4.2 指令语句表 (8) 第5章设计总结 (13) 参考文献 (14)
第1章 设计目的 本课程设计主要用于步进电动机的控制，矩角特性是步进电动机运行时一个很重要的参数。矩角特性好，步进电动机的启动转矩就越大，运行不易失步。通过增加步进电动机的拍数来改善矩角特性。 第2章 设计要求 2.1 任务描述 五相步进电动机有五个绕组：A 、B 、C 、D 、E 正转顺序：ABC BC BCD CD CDE DE DEA EA EAB AB 反转顺序：ABC BC BCD CD CDE DE DEA EA EAB AB 图2-1-1 步进电动机五相十拍正 图2-1-2 步进电动机五相十拍反转 图2-1 控制步进电动机五相十拍的时序图
2.2 控制要求 用五个开关控制其工作： 1号开关控制其运行（启/停）。 2号按钮控制其低速运行（转过一个步距角需0.5S）。 3号按钮控制其中速运行（转过一个步距角需0.1S）。 4号按钮控制其高速运行（转过一个步距角需0.03S）。 5号开关控制其转向（ON为正转，OFF为反转） 第3章PLC选型、I/O分配表接线图3.1 PLC选型 三菱公司近年来推出的FX系列PLC有FX 0、FX 2 、FX 0S 、FX 0N 、FX 2C 、FX 1S 、FX 1N 、FX 2N 、 FX 2NC 等系列型号。FX系列PLC的特点有先进美观的外部结构，提供多种系列机型供 用户选用，灵活多变的系统配置。三菱公司近年来推出的FX系列PLC有FX 0N 、FX 0S 、 FX 2N 等系列型号。 FX 2N 是三菱公司推出的高性能小型可编程控制器,FX系列PLC中应用最广泛的产 品,该系列PLC是1991年推出,因其具有较高的性能价格比,受到广大用户的青睐.FX 2N 系列PLC是采用整体式和模块式相结合的叠装式结构.它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和宽度相同。它们的相互连接不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。其体积小，很适于在机电一体化产品中使用。 3.2 I/O分配表 输入 X1 启/停开关 X2 0.5s低速运行按钮X3 0.1s中速运行按钮X4 0.03s高速运行按钮X5 控制转向开关输出 Y0 A绕组Y1 B绕组Y2 C绕组Y3 D绕组Y4 E绕组
河北科技大学 课程设计报告学生姓名：学号： 专业班级： 课程名称： 学年学期： 2 0 —2 0 学年第学期指导教师： 2 0 年月 课程设计成绩评定表
目录 一、设计题目………………………………………………………………. 二、设计目的………………………………………………………………. 三、设计原理及方案………………………………………………………. 四、实现方法………………………………………………………………. 五、实施结果………………………………………………………………. 六、改进意见及建议……………………………………………………….
七、设计体会………………………………………………………………. 、 一、设计题目 编程实现步进电机的控制 二、设计目的 1.了解步进电机控制的基本原理 2.掌握控制步进电机转动的编程方法 3.了解8086控制外部设备的常用电路 4.掌握8255的使用方法 三、设计原理及方案 设计原理 步进电机驱动原理是通过对每相线圈中的电流的顺序切换（实验中的步进电机有四相线圈，每次有二相线圈有电流，有电流的相顺序变化），来使电机作步进式旋转。 驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速。 利用 8255对四相步进电机进行控制。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A…），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB…），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A…）等。 通过编程对8255的输出进行控制，使输出按照相序表给驱动电路供电，则步进电机的输入也和相序表一致，这样步进电机就可以正向转动或反向转动。 硬件连接图 四．实现方法 ．步进电机控制程序流图
2009 届毕业设计（论文）开题报告 二级学院：延陵学院班级：09电Y1 学生：尚严鑫学号：09120920 指导教师：张建生职称：教授 课题名称 课题类型 □毕业设计□毕业论文 起止时间 开题报告 （毕业设计：含课题来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间安排及参考文献等。字数为3000以上。） （毕业论文：含课题来源、研究价值，国内外研究现状，研究内容，研究方法，研究思路，论文提纲，预期目标，时间安排及参考文献等。字数为3000以上。） 一．课题来源及研究价值 步进电动机是将电脉冲信号转化为机械角位移或线位移的控制电机，它可以看作是一个比较特殊的运行方式的同步电机。步进电机是由专门的电源提供脉冲信号。当每输入一个电脉冲信号时，步进电机就会往前移动一小步，移动的角度大小叫做步距角，因此这种不同于普通的匀速旋转的电机被称为步进电动机。步进电动机是受走脉冲信号控制的，直线位移量、角位移量和电脉冲数的关系成正比例，所以电动机的线速度、转速也与脉冲频率构成正比关系。利用改变脉冲频率的高与低，可以在很大范围内调节电动机的转速，从而实现电机的快速启动、制动和反转控制。步进电机的优点是在不失步的情况下工作，步距误差不会积累。从而完全适用数字控制的开环系统中，并使整个系统运行可靠。是工业生产中性能优良的数字执行元件。随着单片机应用技术、电力电子技术和自动控制技术在工业生产中的普及和深入，步进电机的的需求量愈来愈大。根据调查显示，全球步进电机的年产量在以13%以上的速度增加。同时国内对步进电机的要求也与日增加。对步进电机的研究，提高步进电机的系统性能，可以改善劳动条件、节约能源、提高产品质量和经济效益。基于微型单片机的控制系统则通过软件控制步进电机，能够更好地发挥步进电机的潜力。因此，用微型单片机控制步进电机已经成为一种必然的趋势，也符合数字化的时代发展需要。 步进电机作为数字式执行元件，具有成本低廉、容易控制、定位方便和步距误差不会长期累积等优点，被广泛应用在数控装置、绘图机、机械手、印刷和包装设备等工业、军事和医疗自动化领域中。在多种步进电机中，混合式步进电机集反应式和永磁式步进电机的优点于一身，应用更加普遍。但是步进电机在应用当中仍然存在一些制约性的因素，步进电机及其系
沈阳工程学院 课程设计设计题目：步进电机PWM控制程序设计
1.设计主要内容及要求； 1）研究步进电机PWM控制及利用DSP实现的方法。 2）编写步进电机控制程序。 3）调试程序，观察结果。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求； （1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。 （2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。 （3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。 （4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排；
步进电机PWM控制程序设计 沈阳工程学院 步进电机PWM控制课程设计成绩评定表 III
引言 目前各种控制系统、通信系统、网络系统、仪器仪表等都以微处理器为核心。几十年来，随着大规模集成电路技术的不断发展，微处理器的性能越来越高、体积越来越小、系列越来越多。微处理器从过去单纯的中央处理单元，发展到将众多外围设备集成到片内形成单片机，由过去的8位机，发展到16位、32位机。 由于大规模集成电路技术的突破，DSP控制器的价格已和普通单片机接近，但其性能远远超过了普通单片机。DSP控制器由DSP（Digital Signal Processor,数字信号处理器）发展而来，其突出特点就是采用多组总线技术实现并行机构，有独立的加法器和乘法器，有灵活的寻址方式，从而可以非常快速地实现复杂算法。 而此次是步进电机PWM控制程序设计，采用全步四相四拍控制方式，用四个控制接口为四个引脚，按一定的频率循环置高电平即可使步进电机转动。而用户可以通过修改定时器1的周期以及PWM的比较功能调整电机运行方向与状态。
两相步进电机的工作原理 工业上电机用三相制，普通的小玩具马达两相也可以。拿玩具电机来说。上下是两个磁铁。中间是线圈。通了直流电以后，就成了电磁铁。被上下的磁铁吸引后就产生了偏转。但是因为中间连接电磁铁的两根线不是直接连接的。是采用在转轴的位置用一个滑动的接触片。这样如果电磁铁转过了头，原先连接电磁铁的两根线刚好就相反了。所以电磁铁的n极s 极就和以前相反了。但是电机上下的磁铁是不变的。所以又可以继续吸引中间的电磁铁。当电磁铁继续转。由于惯性又转过头了。所以电极又相反了。重复上述过程就转了。 但是他有缺陷。因为在刚好要变换电极的时候是需要靠惯性的。所以他不利于自己启动。功率也达不到很高。所以就产生了三相的电机。每隔120度放一个磁铁。分布在电机一圈。这样的电机改善了很多。 另外注意。不一定磁铁非要放外边。可以放内侧。而外侧是电磁铁。常见的发电厂大致都是这个结构的电机。 电机不一定当作机械动力使用。也可以当小型发电机来用。比如用一个柴油的机器产生一个持续的扭力矩，连接到电机上。就可以发电了。 下面是交流的。 如果中间放一个磁铁。外面放电磁铁来吸引中间的磁铁呢。还是从两相开始。假如上边一个电磁铁产生磁力把磁铁n极吸到了上边，然后刚好电磁铁的正负极颠倒了，那么就产生斥力把n极推到下边去。同样道理下边的也是对中间的磁铁产生吸力和斥力。但是大家一想就知道了。两相的交流也存在一个惯性的问题。就是刚好磁铁和电磁铁直上直下的时候。 所以三相的，明显比两相的有优势。而且中间的磁铁也不一定非得是一个直上直下的n极和s极的磁铁。可以把三个磁铁s极放中间，n极冲外面。这样外面的三个电磁铁就轮番的吸引中间的n极磁铁。 如果轴承的滑动摩擦力够小的话。只要电磁铁变化。就可以不断的吸引中间的三个n极磁铁产生偏转旋转。电磁铁变化磁极速度快，中间的轴承旋转就快。电磁铁变化速度就是频率了。发电厂的频率是一定的。所以你可以用变频的机器把电频率变成你需要的。就可以控制电机的速度了。 另外电机也不一定是三相的，还可以是四相的、五相的、六相的、七相的。但是由于大家做试验做过。太多相的，电磁互相干扰大，另外大家也知道，每个电磁铁都通电，是很浪费电的。因为电磁铁是用电线缠绕成的线圈。但是电线都有电阻。如果做一个六项的电机，耗电
实验六五相步进电动机控制的模拟 在五相步进电机的模拟控制实验区完成本实验。 一、实验目的 了解并掌握移位指令在控制中的应用及其编程方法。 二、控制要求 要求对五相步进电动机五个绕组依次自动实现如下方式的循环通电控制： 第一步：A～B～C～D～E 第二步：A～AB～BC～CD～DE～EA 第三步：AB～ABC～BC～BCD～CD～CDE～DE～DEA 第四步：EA～ABC～BCD～CDE～DEA 三、五相步进电动机的模拟控制的实验面板图： 上图中，下框中的A、B、C、D、E分别接主机的输出点Y1、Y2、Y3、Y4、Y5；SD接主 机的输入点X0。上框中发光二极管的点亮与熄灭用以模拟步进电机五个绕组的导电状态。四、编制梯形图并写出程序，实验梯形图参考图6 实验参考程序 步序指令器件号说明步序指令器件号说明 0 LD X000 输入 3 K20 1 ANI M0 4 LD T0 2 OUT T0 延时2秒 5 OUT M0 步序指令器件号说明步序指令器件号说明 6 LD X000 34 OR M106 7 OUT T2 延时3秒35 OR M107 8 K30 36 OR M111 9 ANI T2 37 OR M112 10 OUT M10 38 OR M113 11 LD M10 39 OR M204 12 OR M2 40 OR M205 13 OUT M100 41 OR M206 14 LD M115 42 OR M209
15 OUT M200 43 OUT Y001 A相电机运转 16 LD M209 44 LD M102 17 OUT T1 延时2秒45 OR M107 18 K20 46 OR M108 19 ANI T1 47 OR M112 20 OUT M2 48 OR M113 21 LD M0 移位输入49 OR M114 22 FNC 35 左移位50 OR M115 23 M100 数据输入51 OR M206 24 M101 移位52 OR M207 25 K15 移位段数：15 53 OUT Y002 B相电机运转 26 K1 1位移位54 LD M103 27 LD M0 移位输入55 OR M108 28 FNC 35 左移位56 OR M109 29 M200 数据输入57 OR M113 30 M201 移位58 OR M114 31 K9 移位段数：9 59 OR M115 32 K1 1位移位60 OR M201 33 LD M101 61 OR M202 步序指令器件号说明步序指令器件号说明 62 OR M206 76 OR M209 63 OR M207 77 OUT Y004 D相电机运转 64 OR M208 78 LD M05 65 OUT Y003 C相电机运转79 OR M110 66 LD M104 80 OR M111 67 OR M109 81 OR M202 68 OR M110 82 OR M203 69 OR M115 83 OR M204 70 OR M201 84 OR M205 71 OR M202 85 OR M208 72 OR M203 86 OR M209 73 OR M204 87 OUT Y005 E相电机运转 74 OR M207 88 END 程序结束 75 OR M208 五、练习题： 1、试编制三相步进电机单三拍反转的PLC控制程序。 2、试编制三相步进电机三相六拍正转的PLC控制程序。 3、试编制三相步进电机双三相正转的PLC控制程序。 4、试编制五相十拍运行方式的PLC控制程序。
五相步进马达的接线
让我来告诉你吧，先来看一下你的10根线，它应该有10种不同的颜色： 10线五相应该是 A相：兰－－红 B相：白－－黄 C相：棕－－紫 D相：黑－－灰 E相：橙－－绿 你用万用表测量一下是不是如此先，如果是这样的话就对了。 然后要怎么改你应该知道了吧。 我的问题解决了，告诉大家方法啊，先分相成五组，然后用指针式万用表电压档找出五相的同名端，具体就是旋转电机每相都正偏的就是同名端，然后分清采用星型接法还是五边形接法如果星型接法，将五条同名端并到一起短接，然后就是相序的排列了，这个很难啊，如果你有时间一定能试出来，最好找到同品牌产品的说明书，我的电机一共搞了两天才好用，引用了一篇文章 判断步进电机的相序及首尾端 妙判断 步进电机的应用越来越普遍。在使用过程中，电机的相序主要靠引出线的颜色、长度来区分。若找不到说明书
或标记不清，则步进电机的接线将十分麻烦。笔者通过对步进电机工作原理的分析、得出步进电机相序及首尾端的判别方法。下面以五相步进电机为例(要准备一节9伏电池和一个万用表)。 1. 用万用表电阻挡找出步进电机的五相绕组：Al—A2、B1-B2、C1-C2、 D1-D2、El-E2，如附图所示。” 2，把万用表拨到直流微安挡。将万用表的表笔接到其中一相，如B相上，红表笔接B1，黑表笔接B2。 3．将电池分别接步进电机其余四相，在接通瞬间记下万用表指针摆动幅度。如果指针反转，则要调换电池极性。在四次接通的瞬间，指针有两次摆动幅度最大，说明这两次电池所接的是万用表所接B相旁边的两相，即A 相和C相。 4．将万用表接A相或C相中的一相，如接C相。用上述方法可找出C相旁边的两相：B相和D相。依此类推，可按顺序找出A、B、C，D、E五相相序。 5. 如附图所示，电池接A相，万用表接B相，在电池接通的瞬间，万用表指针正转(如指针反转，应调换电池极性)，则电池正极所接的Al端和万用表红表笔所接的B1端为首端。依此方法，可以确定其余三相的首端C1，D1、E1。(肖正光)
目录 摘要 (2) 第一章引言 (3) 第二章系统总体方案设计 (4) 2.1程序设计的基本思路 (4) 2.2五相步进电动机的控制要求 (4) 2.3方案原理分析 (4) 2.3.1 功能要求 (4) 2.3.2 性能要求 (5) 第三章控制系统设计 (6) 3．1输入输出编址 (6) 3.2选择类型 (6) 3.3 外部接线图 (7) 3.4 控制流程 (7) 3.5 梯形图程序设计 (8) 3.5.1 步进控制设计 (9) 3.5.2 梯形图设计 (11) 3.6 语句表 (17) 3.7主电路图 (18) 3.8电机正反转控制图 (18) 3.9元件清单 (19) 3.10元件布置图 (19) 总结 (20) 参考文献 (20)
摘要 步进电机是一种控制精度极高的电机, 在工业上有着广泛的应用。步进电动机具有快速起停、精确步进和定位等特点，所以常用作工业过程控制及仪器仪表的控制元件。基于控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，参数设计置灵活等优点。矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。本文主要是介绍采用可编程控制器() 对五相十拍步进电机进行控制的设计原理及方法进行分析。本文详细的介绍了用控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。其内容主要包括地址分配、外部接线图、控制流程图、主电路图、梯形图、元件清单以及语句表。本文设计过程中使用了十六位移位寄存器，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计。在实际应用中表明此设计是合理有效的。 关键词: ；梯形图；元件清单；五相十拍步进电机
一步进电机与驱动电路 1.1 什么是步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到 一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 1.2 步进电机的种类 步进电机分永磁式（PM）、反应式（VR）、和混合式（HB）三种。永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 1.3 步进电机的特点 1．精度高一般的步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。可在宽广的频率围通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，这是步进电动机最突出的优点 2．过载性好其转速不受负载大小的影响，不像普通电机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合； 3．控制方便步进电机是以“步”为单位旋转的，数字特征比较明显，这样就给计算机 控制带来了很大的方便，反过来，计算机的出现也为步进电机开辟了更为广阔的使用市场； 4．整机结构简单传统的机械速度和位置控制结构比较复杂，调整困难，使用步进电机后，使得整机的结构变得简单和紧凑。 1.4 步进电机的原理 图1是一种四相可变磁阻型的步进电机结构示意图。这种电机定子上有八个凸齿，每一
电气工程学院课程设计说明书 设计题目：三相六拍步进电机PLC控制系统设计系别：电气工程学院 年级专业：应用电子 学号： 学生姓名： 指导教师：
电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC课程设计 基层教学单位：电气工程及自动化系指导教师：学号学生姓名专业班级设计题目三相六拍步进电机PLC控制系统设计 设 计技术参数采用PLC构成三相六拍步进电机的电气控制系统。控制要求查阅相关文献。 设计要求1) 根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。 2) 根据控制要求，编制PLC控制程序 3) 按要求编写设计说明书并绘制A1幅面图纸一张。 参考资料1、《PLC电气控制技术》漆汉宏主编机械工业出版社2008 2、图书馆各类期刊文献相关数据库 3、相关电气设计手册 周次第一周第二周 应完成内容完成全部方案设计： 周一、二：查、阅相关参考资料 周二至周五：方案设计 周六、日：设计方案完善 周一、二：完成设计说明书 周三、四：绘制A1设计图纸 周五：答辩考核 指导教师签字基层教学单位主任签字 说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。 电气工程学院教务科
摘要 步进电机广泛应用于数控机床，加工中心等各种自动化控制系统中，随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在国民经济各个领域都有应用。PLC(可编程序控制器）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一门新兴技术，是实现工业生产、科学研究以及其他各个领域自动化的重要手段之一，应用十分广泛，是现代工业控制的三大支柱之一。本设计是用PLC实现三相六拍步进电机驱动过程控制，使步进电机动作的抗干扰能力强、可靠性高，而且系统构成十分灵活，便于在线修改。 关键词：步进电机PLC 三相六拍
第十三章步进电动机传动控制系统 13.1、通过分析步进电动机的工作原理和通电方式，可得出哪几点结论？ 答：步进电动机的位移量与输入脉冲数严格成正比，这就不会引起误差的积累，其转速与脉冲频率和步矩角有关。控制输入脉冲数量、频率及电动机各组的接通次序，可以得到各种需要的运行特征。 13.2、步进电动机的运行特性与输入脉冲频率有什么关系？ 答：当脉冲信号频率很低时，控制脉冲以矩形波输入，电流比较接近于理想的矩形波。如果脉冲信号频率增高，由于电动机绕组中的电感有阻止电流变化的作用，因此电流波形发生畸变。如果脉冲频率很高，则电流还来不及上升到稳定值就开始下降，于是，电流的幅值降低，因而产生的转矩减小，致使带负载的能力下降。故频率过高会使步进电动机启动不了或运行时失步而停下。因此，对脉冲信号频率是有限制的。 13.3、列出三相六拍环形分配器的反向环形分配表。 13.4、试修改环形分配器子程序，以实现步进电动机的反向运转。 答：反转子程序如下： HXFB：LD A，B CP A，03H JR Z，DYY INC A JR ROUT DYY: LD A，00H ROUT: LD L，A LD L，00H ADD HL，K LD A，(HL) OUT (PIODRA)，A RET 13.5、步进电动机对驱动电路有何要求？常用驱动电路有什么类型？各有什么特点？ 答：步进电动机的驱动电路实际上是一种脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。 由于功率放大输出直接驱动电动机绕组，因此，功率放大电路的性能对步进电动机的运行性能有很大的影响。因此，对驱动电路要求的核心问题是如何提高步进电动机的快速性和平稳性。 常用的驱动电路类型有：1、单电压限流型驱动电路。电阻R上有功率消耗。为了提高快速性，需要加大R的阻值，随着阻值的加大，电源的电压也势必提高，功率消耗也