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PLC五相十拍步进电动机正反转与速度控制1. 前言PLC（Programmable Logic Controller）是一种可编程逻辑控制器，可用于自动化控制应用。
在许多自动化方案中，PLC与步进电动机相结合，可以实现机器的精确控制，以满足工业生产各种不同的需要。
本文将介绍如何使用PLC控制五相十拍步进电动机的正反转和速度控制。
2. 步进电动机和PLC的概述2.1 步进电动机步进电动机是一种电动机，能够通过逐步控制电流单步运转。
它们通常适用于需要非常精确的控制，例如打印机和数控机床。
步进电动机有两种类型：单相和多相。
单相步进电动机需要采用两路电源驱动；多相步进电动机通常有三相和五相。
2.2 PLCPLC是一种专门用于控制工业自动化过程的计算设备。
PLC的核心是一个具有高度可编程能力的处理器，可以通过编程控制机器的运转。
使用PLC可以实现快速的控制、布线简单，安装维护方便等优点。
3. 步进电动机的正反转与速度控制3.1 步进电动机的正反转步进电动机可以正转和反转，这意味着它们可以沿着不同方向工作。
为了实现正反转，电机需要改变运行时的极化方向（电流方向），这需要更改电路中电流的极性。
对于五相十拍步进电动机，需要根据电机特性和实际需要来设计逆变器电路。
PLC可以通过改变逆变器控制信号来实现步进电动机的正反转控制。
3.2 步进电动机的速度控制步进电动机的速度控制通常采用反馈的方式实现，即电机编码器的反馈信号。
PLC可以根据编码器的反馈信号来调整电机的驱动电压，从而控制电机的转速。
此外，还可以通过控制电机的脉宽调制信号来实现步进电动机的速度控制。
4. 总结本文介绍了如何使用PLC控制五相十拍步进电动机的正反转和速度控制，对于工业自动化控制领域中的应用具有一定的参考价值。
在实际应用中，需要根据电机的特性和使用环境来设计相应的PLC控制方案，从而实现精确的控制和优化的系统性能。
毕业设计（论文）学院专业姓名XX大学毕业设计（论文）任务书前言随着现代工业自动化的日益发展，电动机作为重要的电器元件，被广泛的应用在各种自动化控制系统中。
步进电动机由于其具有易于电脑操作、步数误差小、精度高、使用系统时间长和成本低等优点，被广泛应用于工业控制中。
其中五相混合式步进电机总体性能优于其它种类的步进电动机，是工业上应用最为广泛的步进电动机品种，被广泛的应用在各个领域中。
所以对五相步进电动机实现自动化是工业自动化的必然趋势。
打印机作为计算机的输出设备之一，运用步进电动机作为打印机的字车动力源和走纸机构，通过牵引机构将步进电动机的转动转变为走纸移动，可以实现打印纸的纵向移动，因其要求精度比较高，所以，打印机的走纸结构能够使用五相步进电动机来控制。
对五相步进电动机的使用，工业中应用比较广泛，但大都应用于高精度的机床控制系统中，整个系统比较庞大，所以，本文以步进电动机在的打印机中的精密控制为背景介绍使用PLC控制五相步进电动机按照给定频率自动运行和自由调速的模拟控制方法。
摘要主要阐述了以五相步进电动机在针式打印机走纸结构中的应用为背景，介绍了一种用三菱FX-2N系列PLC实现对规格型号90BYG550A-0301的五相步进电动机控制的方法，利用PLC产生脉冲信号对五相步进电动机进行模拟控制，实现对五相步进电动机五个绕组的通电状态，达到五相步进电动机按照固定速度的循环自动运行的目的，并实现步进电动机正反转和调速控制。
用PLC控制五相步进电动机驱动针式打印机的走纸结构控制纸张的进退，实现打印机的打印工作。
基于PLC控制的步进电动机具有设计简单，实现方便，定位精度搞，参数设置灵活等有点，在工业过程控制中使用可靠性高，监控方便。
本设计还包括步进电动机的工作原理和特点，PLC的主要功能和应用，各硬件软件元件的介绍选择以及控制程序的编程方法。
关键字：五相步进电动机，PLC控制目录一、设计课题分析................................................................................................... - 1 -1.1 设计课题要求.............................................................................................................. - 1 -1.2 设计课题的目的和应用.............................................................................................. - 1 -1.3 设计课题背景和工作环境.......................................................................................... - 2 -二、流程图和工作过程........................................................................................... - 3 -2.1 五相步进电动机运行流程图...................................................................................... - 3 -2.2 工作过程...................................................................................................................... - 3 -三、方案选择........................................................................................................... - 5 -3.1 控制方案...................................................................................................................... - 5 -3.2 选择方案...................................................................................................................... - 5 -四、硬件选择........................................................................................................... - 7 -4.1 步进电动机介绍.......................................................................................................... - 7 -4.2 五相步进电动机的选择............................................................................................ - 13 -4.3 PLC的选择 ................................................................................................................ - 16 -4.4 变频器的选择............................................................................................................ - 22 -4.5 其它硬件设备的选择................................................................................................ - 26 -五、软件选择......................................................................................................... - 27 -5.1 外部接线图................................................................................................................ - 27 -5.2 I/O分配表................................................................................................................. - 27 -5.3 程序梯形图................................................................................................................ - 28 -六、系统调试......................................................................................................... - 29 -6.1 调试步骤.................................................................................................................... - 29 -6.2 调试过程的故障诊断................................................................................................ - 29 - 总结................................................................................................................. - 31 -致谢................................................................................................................. - 32 -参考文献................................................................................................................. - 33 -附录................................................................................................................. - 34 -一、设计课题分析1.1 设计课题要求1、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五相步进电动机的模拟控制的实验面板图：图所示五相步进电动机的模拟控制面板上图中，下框中的A、B、C、D、E分别接主机的输出点；SD接主机的输入点。
步进电机的三菱P L C控制Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】摘要:设计一种基于PLC的步进电机控制系统, 通过微型变速箱将步进电机角位移转化为直线位移, 进而带动直线伸缩机构运行。
该系统结构简单、性能稳定、经济价值和使用效果突出, 能够满足毫米级精确位移的使用需求。
关键词: PLC; 步进电机; 驱动器; 脉冲；方向。
目录第1章绪论设计背景步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机，传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。
可是在人类社会进入自动化时代的今天，传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。
为适应这些要求，发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统，其中较有自己特点，且应用十分广泛的一类便是步进电动机。
步进电动机的发展与计算机工业密切相关。
自从步进电动机在计算机外围设备中取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快地促进了步进电动机的发展。
另一方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又将作为数控系统执行部件的步进电动机推广应用到其他领域，如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。
任何一种产品成熟的过程，基本上都是规格品种逐步统一和简化的过程。
现在，步进电动机的发展已归结为单段式结构的磁阻式、混合式和爪极结构的永磁式三类。
爪极电机价格便宜，性能指标不高，混合式和磁阻式主要作为高分辨率电动机，由于混合式步进电动机具有控制功率小，运行平稳性较好而逐步处于主导地位。
最典型的产品是二相8极50齿的电动机，步距角°／°（全步／半步）；还有五相10极50齿和一些转子100齿的二相和五相步进电动机，五相电动机主要用于运行性能较高的场合。
到目前，工业发达国家的磁阻式步进电动机已极少见[1]。
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（BERGER LAHR）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。
1．计算机数字控制的英文缩写是（ A ）A ．CNC2．某加工程序中的一个程序段为( B )N003 G90Gl7G03 X30.0 Y35。
0…K35。
0 F200 LF 该程序段的错误在于 B ．不应该用K35。
03．自动编程系统对工件源程序的处理一般包含后置信息处理阶段.后置处理的主要任务是（C ） C ．将主信息处理结果转换成数控机床所需要的信息数控机床的状态检测和控制主要涉及( A )A ．机床的强电部分5．CNC 系统采用逐点比较法对起点为坐标原点的第一象限的直线插补运算时，若偏差函数大于零,则刀具下一步的移动方向应为（ A ）A ．+X 方向6．滚珠丝杠两端简支的支承方式适用于（ C ) C ．对刚度和位移精度要求不高的场合7．数控机床要达到好的动态特性，减小跟随误差,除对进给速度值限制外，还要限制进给系统的( A ）A ．最大加速度8.直线感应同步器滑尺的正弦和余弦绕组在空间错开的电角度为（C) C.π／29．光栅位移传感器信号分析处理电路中采用了4细分电路,若光栅尺栅距为0。
02mm,则其分辨率为（ D ）D ．5μm10．对于数控机床位置传感器，下面说法正确的是( A)A ．位置传感器的分辨率越高，则其测量精度就越高11．闭环控制系统与半闭环控制系统的区别在于( D )D ．传感器安装位置不同12．数控机床不考虑加减速过程时，对直线插补，各个进给轴的位置指令信号函数规律是( A )A ．斜坡函数13．通过动态特性分析可知，数控机床进给伺服系统的运行应在（ B ） B ．过阻尼下14．在数控机床进给伺服电动机的设计计算时负载转矩包括（ A ）A 切削转矩和摩擦转矩15．一台五相混合式步进电动机,当采用十拍通电方式运行时,其步距角θs 为0.36°则该步进电动机转子的齿数z r 为( C ） C ．10016．某交流主轴电动机,供电频率f 1=50Hz 时，实际转速为1470r ／min,转差率S 为(B ）B ．2％17．某简易数控机床X 轴快移速度v =3m ／min ，脉冲当量δX =0．01mm ，则快速移动时,X 轴步进电动机的工作频率f 为( C ) C ．5000Hz18．通常在运动部件不动或低速运动的条件下测得的机床精度称为（A ）A ．几何精度19．定位误差的分布符合正态分布曲线的统计规律,其均方根误差σ的计算式是（ C ）()∑=-=n i ix x n 121σ20．FANUCl5数控系统中，配置了适合实现CNC 系统高速化的硬件条件和软件功能，其中采取的关于适合高速化的四个方面的主要措施是( C ）C ．进给速度高速化、连续微小位移程序段的高速加工、强大的插补功能、非加工时间的缩短1.在逐点比较法圆弧插补中,若偏差函数大于零，则刀具位于( B )B.圆外2.2。
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，在国民经济领域内都有应用。
步进电动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。
步进电机分为永磁式步进电机，反应式步进电机，混合式步进电机。
日本信浓步进电机就是混合式步进电机，主要是两相混合式步进电机。
混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。
其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。
而混合式步进电动机在非标自动化行业应用是比较广泛的。
那么为什么都用混合式步进电机，而不用永磁式步进电机和反应式步进电机了。
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、三相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度，混合式步进电机随着相数(通电绕组数)的增加，步进角减小，精度提高。
那么，混合式步进电机失步有哪些原因了?第一，高速运行时电压不稳，这样就会让输入电流达不到额定电流。
从而使输出力矩下降，导致失步;第二，外部阻力过大;第三，转速设置过高，导致力矩不够。
第四，步进电机的温度过高导致电机的磁性材料退磁，导致失步;第五，速度上升或是下降过快，导致失步;改善的方法：算好机构负载，选择大一点扭矩的步进电机;惯量减小因外部位置精度不高造成不必要的阻力;建议高速运行时将升降曲线设置平缓。
深圳市维科特机电有限公司成立于2005年，是步进电机产品的销售、系统集成和应用方案提供商。
步进电机驱动器整机电路图教程来源：中华工控网作者：未知点击：5893次时间：2009-8-27 11:34:12在由上位机或PLC为主的工控系统中，尤其是在对各种机械设备的控制中，常常看到PLC、触摸屏、伺服电机驱动器、伺服电机或步进电机驱动器、步进电机的组合应用。
对于伺服电机和步进电机，由于结构简单，原理上也不是太复杂，看到实物，再配合应用，就了解了。
但对电机驱动器的结构和电路，限于各种条件，就难以知道其“本来面目”了。
本人由于工作关系，接手了一台需维修的步进电机驱动器，又由于维修的需要，测绘了步进电机的整机电路图，浏览之下，就知道步进电机驱动器是个怎么回事了。
在此将整机全图奉献于大家。
整机全图共4张。
第一张图：步进电机驱动的主电路和开关电源电路。
步进电机驱动器的功率输出电路的形式同变频器主电路是相似的。
每一路皆由两只IGBT管子做推挽式输出，在管子上也反向并联了二极管，以提供反向电流的通路，进而保护IGBT管子的安全。
IGBT管子的过流保护信号由AR1、BR1两只电阻上取得，此两只电阻将流经IGBT管子的电流信号转化为电压信号，经后级保护电路处理，送入单片机。
开关电源输出的+5V，作为单片机的电源。
另外，+5V、-5V 还作为保护电路的双电路供电。
一路+15V电源，经PIC和PT1转化为四路15V电源，供四路驱动电路用。
第二张图：驱动电源及端子信号来源。
由电源板来的+15V电源，经NE555时基电路振荡逆变，开关变压器PT1四个次级绕组输出四组互相隔离的15V直流电压，供驱动IC的供电；第三张图：步进电机驱动器的脉冲驱动电路及步时电机的工作电流设定电路等。
驱动IC采用IS2110S专用的驱动芯片，单片机输出的四路脉冲信号经由74LS08四二输入与门电路处理后，送入四片IS2110S驱动电路，经光电隔离和功率放大后，送放逆变功率电路，输入步进脉冲到步时电机；第四张图：CPU（单片机）电路和控制端子内电路图。
