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步进
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成型
系统
设计
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目录
1引言1
1.1 步进电机的发展1
1.2 本课题的研究意义3
1.3 本课题的研究内容3
2 PLC与步进电机简介3
2.1 PLC4
2.2 步进电机8
3步进电机控制系统的整体设计12
3.1 系统控制框架图12
3.2 系统控制流程图12
3.3 I/O点的分配14
3.4PLC的选型14
3.5 步进电机的选型15
3.6 驱动器的选型16
3.7 步进电机系统控制I/O接线图19
4 步进电机控制系统控制梯形图设计21
4.1 PLC编程指令21
4.2梯形图设计23
4.3程序调试27
总结与致谢28
参考文献29
附录30
原始数据(资料):
步进电机转数0-1000R/MIN,
加减速时间50-5000MS,
丝杠螺母副行程200MM,
丝杠螺距4MM,
PLC数据手册,
PLC编程手册。
毕业设计(论文)主要内容:
1. 步进电机功能说明;
2. 步进电机加减速失步分析;
3. PLC高速脉冲输出程序设计;
4. PLC性能及选型,步进电机定位精度分析;
5. 结合本课题涉及技术内容查阅并翻译5000~8000印刷字符的PLC或自动化控制英文资料;
6.编写设计说明书。
学生应交出的设计文件(论文):
1.图纸
(1)主回路、控制电路电气原理图A3图纸1张;
(2)PLC控制梯形图程序A3图纸1张;
(3)系统流程图A3图纸1张。
2.说明书
(1)介绍PLC基础知识,包含PLC的由来发展、功能、工作原理、PLC指令以及编程软件等内容介绍;
(2)控制的相关要求;
(3)控制设计(包含:制定程序流程图、分配PLC I/O接口、控制电路电气原理图、编制程序)
- 内容简介:
-
标记 处数 分区 更改文件号 签名 年、月、日设计审核工艺标准化批准阶段标记 质量 比例共页第1 1制图晋中学院机械学院11级本六班步进电机系统控制I/O接线图A3页起动按钮增速按钮步进电机Q0.0Q0.1Q0.2Q0.32LNL1LI0.0I0.1I0.22MI0.4I0.5ML+PLCCPU221PUL+DIR+VCCSB1SB2I0.3SB4SQ1SQ2SB31M左限位开关右限位开关停止按钮A+A-B+B-AC1AC2220VAC驱动器+24V减速按钮PUL-DIR-EN+EN-2k2k2k0V24V0V0V运行指示灯nts标记 处数 分区 更改文件号 签名 年、月、日设计审核工艺标准化批准阶段标记 质量 比例共页11制图晋中学院机械学院11级本六班步进电机系统梯形图A3页第SM0.1增速按钮:I0.1PQ0.3首次扫描,调用初始化子程序电机增速控制ENSBR_0ENSBR_1电机减速控制M1.0起动按钮:I0.0M1.0S1电机起动PLSENENOQ0.X0SM0.0电机左右往复运行停止按钮:I0.5电机停止左限位:I0.3 Q0.1右限位:I0.4S1左限位:I0.3 Q0.1右限位:I0.4R0PM1.0R1MOV_BENENOIN16#D3 SMB67OUTPLSENENOQ0.X0SM0.0初始化子程序MOV_WENENOIN3000 SMW68OUTENENO1500SBR_0:MOV_BENENOIN16#D1 SMB67OUTMOV_WIN SMW70OUT减速按钮:I0.2P ENSBR_2SMW68电机增速SBR_1:SUB_IEN ENOIN1SMW68 SMW68OUTSM0.0=11500IN2150DIV_IEN ENOIN1SMW68 SMW70OUTIN22电机减速SBR_2:SM0.0ADD_IEN ENOIN1SMW68SMW68OUTIN2150DIV_IEN ENOIN1SMW68 SMW70OUTIN22nts标记 处数 分区 更改文件号 签名 年、月、日设计审核工艺标准化批准阶段标记 质量 比例共页第1 1制图晋中学院机械学院11级本六班步进电机系统控制流程图A3页启动主程序系统初始化增速按钮N减速按钮N起动标志启动脉冲输出是否极限?逆时针转动停止按钮结束脉冲输出YYY返回修改寄存器值 修改寄存器值Y YNNNnts 学院 毕业设计(论文)任务书 学 院 机械学院 专 业 班 级 机械设计制造及其自动 学 生 姓 名 学号 2 设计题 目 步进电机调速及往复成型系统设计 起 迄 日 期 2015.1.15 2015.5.19 设计 (论文 )地 点 晋中学院 指 导 教 师 职 称 高级工程师 院 长 职 称 副教授 发任务书日期 : 2015 年 1 月 14 日 nts 机械学院 毕业设计(论文)任务 书 毕业设计(论文)题目: 步进电机调速及往复成型系统设计 毕业设计(论文)要求及原始 数据(资料): 要求 : 1.根据原始数据和有关资料,进行文献检索、调查研究工作; 2.综合应用所学基础理论和专业知识,制定最佳设计方案; 3.设计内容要求方案合理,各种参数处理、选取得当,计算正确; 4.设计图纸要求布局合理,正确清晰,符合国家制图标准及有关规定; 5.毕业设计说明书要求内容完整、层次清晰、文理通顺,具体按照晋中学院毕业论文规范撰写; 6.通过毕业设计,掌握步进电机调速控制方法及采用 PLC 进行高速脉冲输出的硬件设计与软件编程; 7.结合本课题涉及技术内容查阅并翻译 5000 8000 印刷字符的 PLC 或自动化控制英文资料; 8.独立按时完成毕业设计所承担的各项任务,杜绝抄袭。 原始数据(资料) : 步进电机转数 0-1000R/MIN, 加减速时间 50-5000MS, 丝杠螺母副行程 200MM, 丝杠螺距 4MM, PLC 数据手册, PLC 编程手册。 毕业设计(论文)主要内容: 1. 步进电机功能说明 ; 2. 步进电机加减速失步分析 ; 3. PLC 高速脉冲输出程序设计 ; 4. PLC 性能及选型,步进电机定位精度分析; nts 5. 结合本课题涉及技术内容查阅并翻译 5000 8000印刷字符的 PLC或自动化控制英 文资料; 6.编写设计说明书。 学生应交出的设计文件(论文): 1图纸 ( 1) 主回路、 控制电路电气原理图 A3 图纸 1 张; ( 2) PLC 控制梯形图程序 A3 图纸 1 张 ; ( 3)系统流程图 A3 图纸 1 张。 2说明书 ( 1) 介绍 PLC 基础知识,包含 PLC 的由来发展、功能、工作原理、 PLC 指令以及编程软件等内容介绍; ( 2) 控制 的相关 要求; ( 3) 控制设计 ( 包含:制定程序流程图、分配 PLC I/O 接口、控制电路电气原理图、编制程序 ) 主要参考文献(资料): 1黄永红主编 . 电气控制与 PLC 应用 技术 ,北京: 机械工业 出版社, 2011 2马文烈,程荣龙主编 . 电工电子技术 ,武汉 : 华中科技大学 出版社, 2012 3姜培刚,盖玉先主编 . 机电一体化系统设计 ,北京: 机械工业 出版社, 2003 4苑尚尊,贺春玲主编 . 电机拖动与电气技术实验指导书 ,北京:中国水利水电出版社,2008 5吴培刚, 电工与电子技术综合训练实习指导书 北京:中国水利水电出版社, 2008 6蔡行健,黄文钰主编 . 深入浅出西门子 S7-200PLC(第二版) ,北京:北京航空航天大学出版社, 2003 专 业 班 级 学 生 指 导 教 师 签 字 日期 教 研 室 主 任 签 字 日期 nts 机械学院 毕业设计开题报告 毕业设计题目 : 步进电机调速及往复成型系统设计 学 生 姓 名 : 指 导 教 师 姓 名 : 专 业: 机械设计制造及其自动化 2 0 1 5 年 3 月 12 日 nts 1.课题名称: 步进电机调速及往复成型系统设计 2.课题研究背景: 步 进电机又 被称作 脉冲电机或阶跃电机 。 从广义上讲,步进电机是一种 利用 脉冲信号 进行 控制的无刷式直流电机,也可看作是在一定频率范 围内转速与控制脉冲频率同步的同步电机。 步进电机的机理是基于最基本的电磁铁作用,其原型起源于 1830 年至 1860 年间。 1870年前后开始以控制为目的的尝试,应用于氩弧灯的电极输送机构中 , 被认为是最初的步进电机。此后,在电话自动交换中广泛使用了步进电机。不久又在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中广泛使用。 1960 年 后期,在步进电机本体方面随着永磁材料的发展,各种实用性步进电机应运而生,而半导体技术的发展则推进了步进电机在众多领域的应用。在近 30年间,步进电机迅速地发燕并成熟起来。从发展趋向来讲,步进电机已经 能与直流电机、异步电机、以及同步电机并列,从而成为电机的一种基本类型。 我国步进电机的研究及制造起始于本世纪 50 年代后期。从 50 年代后期到 60 年代后期, 主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。这些产品以多段结构三 相反应式步进电机为主。 70 年代初期,步进电机的生产和研究有所突破。除反映在驱动器 设计方面的长足进步外,对反应式步进电机本体的设计研究发展到一个较高水平。 70 年代中期至 80 年年代中期为成品发展阶段,新品种高性能电机不断被开发。自 80 年代中期以来,由于对步进电机精确模 型做了大量研究工作,各种混合式步进电机及驱动器作为产品广泛利用。 目前国外在大功率的工业设备驱动上基本上不适用大扭矩的步进电机,因为从驱动电路的效率、成本、噪音、加速度、绝对速度、系统惯量与最大扭矩上进行比较不太划算,还是使用直流电机外加电机编码器技术的经济指标高。在小功率的场合也使用步进电机,例如一些工业生产装备、工业器材、打印机、复印件、速印机和银行的自动柜员机等。国外已用许多现代化的手段在驱动应用上将步进电机排挤了出去。 而国内过去是使用大力矩步进电机来进行实现机床的数控操作,一些有实力的企业现在也采 用交流电机来驱动数控机床。驱动设备的主要差距是国外对交流电机的控制理论与工程分析和应用能力较强,使用先进的控制理论来作为软件写在控制器的内部。 总的来说,步进电机是一种简易的开环控制,对其运用者的要求较低且不适于大功率的nts场合使用,尤其是在卫星、雷达以及一些航空航天方面。中国在文化大革命的后期就已开始进行生产环形力矩电机,在高品质的场合,有时还不能使用步进电机。 3.课题研究意义 : 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。 伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件 , 把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出 , 分为直流和交流伺服电动机两大类。伺服电机接收到 1 个脉冲,就会旋转 1 个脉冲对应的角度,从而实现位移 。 因为伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲 。 这样,和伺服电机接受的脉冲形成了闭环,系统就会知道 发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位 。 在性能上比较,交流伺服电机要优于直流伺服电机,交流伺服电机采用正弦波控制,转矩脉动小,容量可以比较大。直流伺服电机采用梯形波控制,相对差一些。直流伺服电机中无刷伺服电机比有刷伺服电机要性能要好。 虽然两者在控制方式上相似 ,脉冲串和方向信号 相同, 但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。 ( 1)步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例 , 它具有速度过载和转矩过载 能力。其最大转矩为额定转矩的三倍 , 可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力 , 在选型时为了克服这种惯性力矩往往需要选取较大转矩的电机 。 而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩 , 便出现了力矩浪费的现象。 ( 2)步进电机的控制为开环控制 , 启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象 ,而 停止时转速过高易出现过冲的现象 。 所以为保证其控制精度 , 应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制 , 驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样 , 内部构成位置环和速度环一般不会出现步进电机的丢步或过冲 的现象 且 控制性能更为可靠。 ( 3) 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲nts信 号时, 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 , 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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机 , 利用其没有积累误差 (精度为 100%)的特点 , 广泛应用于各种开环控制。 ( 4)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。交流伺服电机运转非常平稳即使在低速时也不会出现振动现象 。 所以 交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机 , 但在 成本方面要比步进电机高。由于 步进电机在控制性能方面良好,其启动、反转、停车或其它运行方式上都可在少数脉冲之内完成,且可获得较高的控制精度,因此应用广 泛。而 PLC 是一种以微处理器为基础的工业自动化装置,其恶劣工业环境的适应性与可靠性较高,用其对步进电机实现有关快、中、慢速以及往复成型的控制操作简单,简单易懂。随着现代化技术的发展,步进电机将会充分体现出其重要的作用。 4.文献查阅、资料收集概况: 1黄永红主编 . 电气控制与 PLC 应用 技术 ,北京: 机械工业 出版社, 2011 2马文烈,程荣龙主编 . 电工电子技术 ,武汉 : 华中科技大学 出版社, 2012 3姜培刚,盖玉先主编 . 机电一体化系统设计 ,北京: 机械工业 出版社, 2003 4苑尚尊,贺春玲主 编 . 电机拖动与电气技术实验指导书 ,北京:中国水利水电出版社,2008 5吴培刚, 电工与电子技术综合训练实习指导书 北京:中国水利水电出版社, 2008 6蔡行健,黄文钰主编 . 深入浅出西门子 S7-200PLC(第二版) ,北京:北京航空航天大学出版社, 2003 7西门子公司 , SIMATIC S7-200 可编程序控制器系统手册 .2002 8杨长能 , 电机拖动基础 ,重庆:重庆大学出版社, 2003 9周艳秋 ,步进电机定位控制技术的研究 .大连交通大学 .2009 nts10董桂菊 ,步进电机 控制系统的研究 .农业化研究 .2002 11宋锦 ,步进电机的单片机控制方法 .武汉工程职业技术学院学报 .2006 12谭威 ,基于 PLC 的工业控制系统的设计与实现 .华中科技大学 .2007 13孙建仁 ,步进电机的 PLC 控制系统设计 .机械研究与应用 .2001 14晁阳可编程控制器原理应用与实例解析 M. 北京:清华大学出版社, 2007 15教育部高等教育司等编 . 高等学校毕业设计(论文)指导手册 M北京:高等教育出版社, 2008 5.设计的主要内容: ( 1)对 步进电机调速及往复成型系统设 计 控制方案进行总体设计; ( 2)选择控制系统中所需硬件并进行控制系统设计( CPU 选型、输入输出接口配置、各电器元件选型等); ( 3)控制系统程序设计(梯形图、语句表程序等); ( 4)对控制系统的工作原理进行分析和说明; ( 5)结合本课题查阅并翻译 5000 8000 个印刷符号的英文资料; ( 6)编写 15000 20000 字的设计说明书 ; 6.设计(论文)提交形式 : 6.1 图纸 ( 1)主回路、控制电路电气原理图 A3 图纸 1 张; ( 2) PLC 控制梯形图程序 A3 图纸 1 张 ; ( 3)系统流程图 A3 图纸 1 张 。 6.2 说明书 ( 1)介绍 PLC 基础知识,包含 PLC 的由来发展、功能、工作原理、 PLC 指令以及编程软件等内容介绍; ( 2)控制 的相关 要求; ( 3)控制设计 ( 包含:制定程序流程图、分配 PLC I/O 接口、控制电路电气原理图、编制程序 ) ; nts7.进度安排 : 第一周 发放与接收任务书、收集资料、查阅文献、翻译英文资料、撰写开题报告 ; 第二周 进行 开题报告审查、开题答辩 以及 英文翻译答辩; 第三周 实习调研、熟悉 PLC 的工作原理及控制系统的设计方法 ; 第四周 查阅并学习关于 西门子 PLC 的相关资料 , 了解其工作原理 以 及编程指令 ; 第五周 了解并掌握 S7-200PLC 的硬件组态; 第六周 学习有关电路电气的控制原理图以及绘制方法; 第七周 学习并掌握 编程的相关知识 以及 编写语句表程序的方法 ; 第八周 明确 控制系统的总体方案 并 编写程序; 第九周 对程序进行仿真并编 写毕业说明书 草 稿; 第十周 检查校核并完善说明书初稿; 第十一周 绘制相关图纸,在说明书初稿基础上 撰写 其 二稿 、三稿等; 第十二周 总结并检查毕业设计所有有关内 容 ; 第十三周 编写设计计算说明书,形成毕业设计全部文件,准备答辩 ; 第十四周 毕业答辩 ; 8. 指导教师意见 签名: 年 月 日 nts 晋 中 学 院 本科毕业设计英文参考资料 题 目 PLC control of the stepper motor 院 系 机械学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 学 号 学习年限 2011 年 9 月至 2015 年 6 月 指导教师 职称 高 级工程师 申请学位 工学 学士学位 2015年 3月 10 日nts 英文原文: PLC control of the stepper motor Stepper motor is a kind of electrical pulses into angular displacement of the implementing agency. Popular little lesson: When the driver receives a step pulse signal, it will drive a stepper motor to set the direction of rotation at a fixed angle (and the step angle). You can control the number of pulses to control the angular displacement, so as to achieve accurate positioning purposes; the same time you can control the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, to achieve speed control purposes. 1. basic introduction Stepper motors as actuators , is one of the key products of mechatronics , widely used in a variety of automated control systems. With the development of microelectronics and computer technology, the growing demand for stepper motor , has applications in various fields of national economy . Although the stepper motor has been widely used, but the stepper motor does not like an ordinary DC motors, AC motors for use in routine under . It must be by a two- ring pulse signal , power driver circuit composed of the control system can be used. So make good use of a stepper motor , but not easy, it involves a lot of expertise in mechanical , electrical , electronics and computers. Stepper motor is an induction motor.The DC power into power -sharing , multi-phase timing control current, this current is powered stepper motor , stepper motor to work properly, the stepper motor drive is powered -sharing , multi-phase timing controller . 2. working principle The rotor is a permanent magnet motor typically , when a current flows through the stator windings , the stator winding generates a magnetic field vector . The rotating magnetic field to drive the rotor at an angle such that the magnetic field of the stator is consistent with a direction of the magnetic field of the rotor. When the stator magnetic field vector rotation angle. As the rotors turn a field angle . Each input an electrical pulse , the motor rotation nts angle forward. The number of pulses proportional to the angular displacement of the output and its input , the pulse frequency is proportional to the rotational speed . Change the order of the winding is energized , the motor will reverse. Therefore, the number of pulses can be used to control power-on sequence , frequency and motor windings to control each phase stepper motor rotation . Stepper motors are generally pursue positioning accuracy and torque output , efficiency is relatively low, the current is generally relatively large, and the high harmonic components , the frequency of the alternating current with the speed of change, thus stepping motor widespread fever cases and situations than the general severe AC motor . 3.major tectonic People as early as the 1920s began to use this motor . As embedded systems ( such as printers, disk drives , toys, wipers, pager vibration , mechanical arm and video recorders , etc. ) of the increasingly popular use of the stepper motor also began surge. Whether in industrial, military , medical, automotive or entertainment industry , as long as a piece of the object needs to be moved from one location to another , the stepper motor will certainly come in handy. Stepper motors have many shapes and sizes, but regardless of how the shape and size , they can be classified into two categories : a variable reluctance stepper motors and permanent magnet stepper motors. Stepping motor is also called a stepper , which uses the principle of electromagnetic , mechanical energy is converted to electrical energy ,A stepper motor is wound on the motor fixing part - the stator coils driven alveolar . Typically , a ring-shaped metal wire called a solenoid winding , and in the motor , the teeth around the winding wire is called the coil or phase . 4. selection method Stepper motor and drive selection methods : Select motor installation specifications : as 57,86,110 , the main requirements for the moment . According to the motor current , supply voltage breakdown and select the drive . Determine how much torque is required : static torque stepper motor is to choose one of nts the main parameters. Load is large, requires the use of high torque motor. Indicators big moment , the motor appearance is also large. Determine motor speed : high speed requirements , should be selected phase current is larger , smaller inductor motors to increase power input. And select the drive when using higher supply voltages. Determine the precision positioning requirements and vibration aspects of the case : to determine whether the required segments, the number of segments required . 5.major categories There are four main types of stepper motors in the structure :Reaction (Variable Reluctance, VR).permanent magnet (Permanent Magnet, PM) .hybrid (Hybrid Stepping, HS).single-phase stepping motor. Press the stator windings to points , a total of two-phase , three-phase and five equal series. Most popular is the two-phase hybrid stepping motor , accounting for more than 97 % market share , the reason is the high cost , coupled with good results after the breakdown of the drive. This kind of basic step angle of the motor 1.8 / step , half step back coupled with the drive to reduce the step angle of 0.9 , coupled with sub-drive after its step angle can be broken up to 256 -fold (0.007 / micro step ) . Due to friction and manufacturing precision and other reasons , the actual control accuracy is slightly lower . Same stepper motors can be equipped with different segments of the drive to change the precision and effectiveness. 6.features characteristic The main features: (1) the general accuracy of the stepper motor step angle of 3-5 % , and does not accumulate. (2) the appearance of the stepper motor maximum temperature allowed .First, make a stepper motor temperature magnetic motor demagnetization ,Resulting in the loss of torque down even further , so the maximum temperature of the motor should be allowed depending on the appearance of magnetic motor demagnetization points ; generally speaking, magnetic demagnetization points above 130 degrees Celsius , and some even as high as 200 degrees nts Celsius above , so the stepper motor surface temperature at 80-90 degrees Celsius completely normal . (3) stepper motor torque will increase with the speed of decline .When the stepping motor rotates , the inductance of the motor windings of each phase will form a counter electromotive force ; the higher the frequency, the greater the back EMF . In its role, the motor with frequency ( or speed ) increases the phase current is reduced , resulting in decreased torque . (4) the stepper motor can operate normally at low , but if more than a certain speed will not start , accompanied by howling.Stepper motor has a technical parameter : load starting frequency , ie stepper motor under no-load conditions to start the normal pulse frequency , if the pulse frequency is higher than this value, the motor does not start properly , you may lose steps or stall . Under a load , the starting frequency should be lower . If you want the motor to achieve high-speed rotation , the pulse frequency should speed up the process , which starts at lower frequencies , and then rise to the hope that at a certain acceleration frequency ( motor speed rise from low speed ) .Stepper motor with its remarkable features in the era of digital manufacturing plays a significant purpose. Along with improving the different development of digital technology and the technology itself, stepper motor , stepper motors will be applied in more fields . Key Features: (1) phase stepper motor step angle of 7.5 degrees, 360 degrees around , you need to complete the 48 pulses . (2) A stepping motor can be operated must be added before the drive , the drive signal is a pulse signal to be no pulse when the stepping motor is stationary, if the addition of a suitable pulse signal will at a certain angle ( called a step angle ) is rotated. Rotational speed and the pulse frequency is proportional to . (3) change the order of the pulse , you can easily change the direction of rotation . (4) stepper motor with instant start and stop the rapid superior characteristics . Therefore , printers , plotters , robotics and other equipment to the stepper motor driven core . nts 7. advantages and defects Advantage: (1) excellent response from the stop and reverse ; (2) the angle of rotation of the motor is proportional to the number of pulses ; (3) when the motor is stopped with a maximum torque ( when winding excitation time ) ; (4) since the speed is proportional to the pulse frequency , and thus a relatively wide speed range. (5) only the load can be connected directly to a very low speed synchronous rotation on the shaft of the motor ; (6) the accuracy of each step in the three percent to five percent , but the error will not accumulate to the next step and thus a better position accuracy and repeatability movement ; (7) since there is no brush , high reliability, and therefore the life of the motor depends only on bearing life ; (8) only the response of the motor is determined by the digital input pulse , which can be open-loop control, which makes the structure of the motor can be relatively simple and cost control ; Defect: (1) it is difficult to obtain a large torque ; (2) the high speed operation is difficult ; (3) if not properly controlled prone resonance ; (4) there is no advantage, low energy efficiency in terms of volume and weight ; (5) more than the load will destroy the synchronization , will be issued when the high speed vibration and noise . 8.The definition of PLC PLC Introduce plc Introduction Programmable controller is the first in the late 1960s in the United States, then called Plc programmable logic controller (Programmable Logic Controller) is used to replace relays. For the implementation of the logical judgment, timing, sequence number, and other control functions. The concept is presented Plc General Motors Corporation. Plc and the basic design is the computer functional improvements, flexible, generic and other advantages and relay control system simple and easy to operate, such as nts the advantages of cheap prices combined controller hardware is standard and overall. According to the practical application of target software in order to control the content of the user procedures memory controller, the controller and connecting the accused convenient target. Programmable controller is a digital electronic computers operating system. It adopts a kind of programmable memory, for its internal storage procedures, the implementation of logical, sequential control, timing, counting and arithmetic operations such as user-oriented instructions, and through digital or analog input control various types of machinery or production process. 9.PLC applications need to pay attention to the problems PLC is an automation controls for industrial equipment, generally do not need to take measures, it can be directly used in industrial environments. However, despite the high reliability as mentioned above, strong anti-interference ability, but when the production environment is too harsh, especially strong electromagnetic interference, or installed incorrectly, it may cause error or operator error, resulting in incorrect nput and of the wrong output, this will result in loss of control and malfunction of equipment, which can not guarantee the normal operation of PLC, PLC control system to improve the reliability demands of its manufacturers improve equipment PLCs anti-jamming capability; the other hand, to design , installation and use of maintenance attach great importance to coordinate with to improve problem-solving, and effectively enhance the system robustness. nts 中文译文: 步进电机的 PLC 控制 步进电机是一种 将 电脉冲 信号 转化为角位移的执行机构。通俗的 来讲 :当驱动程序 接 收到一个步进脉冲信号 时 , 把 驱动步进电机 的 轴旋转 为 一个固定的角度(步进角)。可以通过控制脉冲 的 个数 来进行 控制角位移,从而 实现 准确定位的目的 ;于此 同时 ,也可以通过控制脉冲频率来控制电机的旋转速度和加速度 来 实现速度控制的目的。 1.基本介绍 步进电机作为 执行元件 是机电一体化的关键产品之一,广泛 的 应用 于 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 开始增长 ,在各 种国民经济领域 中 都有应用 。 虽然步进电机已 经 被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机 以及 交流电机 那样 在常规下使用。它必须由双环形 脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却 并不是容易的 ,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 步进电机是一种 感应电机 .将直流电变成分时供电,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 可以 正常 的 工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。 2.工作原理 电机的转子 通常是 永磁体,当电流流过 定子绕组 的 时 候 ,定子绕组 会 产生一 个 矢量 磁场 。磁场会带动转子旋转一 个 角度 以 使得转子的磁场方向 一至于 定子的磁场方向。当定子的矢量磁场旋转 了 一角度 时 转子也随着磁场转一角度。每输 进 一个电 脉冲 时 ,电动机 会 转动一个角度 并且向 前进一步。 其 输出的角位移 正比于 输入的脉冲数、转速正比于 脉冲频率 。 只要 改变绕组通电顺序电机就会反转。 因此,使 用控制脉冲数量、频率及电机各相绕组的通电顺序来 进行 控制步进电机的转动。步进电机 通常 追求定位的 精度和力矩 的 输出,效率较低 下 ,电流 通常会 比较大, 并 且谐波 的 成分 比较 高, 其电流交变的频率也 会 随 着 转速而 改变 ,因 此 步进电机普遍存在发热 甚至于 情况比一般的 交流电机严重。 nts 3.主要构造 早在 1920年 时人们 就 已经 开始使用这种电机。随着嵌入式系统 (例如打印机、 磁盘驱动器、玩具、雨刷、震动寻呼机、机械手臂和录像机等 )的 逐渐 流行,步进电机的使用也开始增 加 。不 管是 在工业、军事、医疗、汽车 或者 娱乐业中,只要把 一 件物 品 从一个位置移到另一个位置 时 ,步进电机就 将能被 派上用场。步进电机 存在着 许多种形状和尺寸,但 是 不 管 形状和尺寸如何,它们都可以 被类 为两 种 :可变磁阻步进电机和永磁步进电机 。 步进电机也 被称为 步进器,它利用电磁学原理, 把 电能转 变 为机械能 。 步进电机是由一组缠绕在电机固定部件 -定子齿槽上的线圈驱动的。通常情况下,一 个被 绕成圈状的金属丝 称为螺 线管, 并且 在电机中,绕在齿上的 金属丝 被叫 做线圈、或相。 4.选择方法 驱动器步进电机和驱动器的选择方法: 选择电机的安装规格: 例 如 57、 86、 110,主要与力矩要求 相 关。 根据电机的电流 、 供电电压 来选择驱动器。 判断 所 需多大 的 力矩:选择步进电机的主要参数之一 是静扭矩 。 当 负载大时,需使 用大力矩电 动 机。 而当 力矩指标大时,电机 的 外形也 会变 大。 判断电机 的 运转速度:转速要求 较 高时,应选 择 相电流较大、电感较小的电机 来增加功率输入。 并 且在选择驱动器 的 时 候 采用高 的 供电电压。 确定定位精度和振动方面的要求情况:判断是细分需否,细分需多少。 5.主要 分类 步进电机在构造上有 4种主要类型:反应式 ( Variable Reluctance, VR)、永磁式( Permanent Magnet,PM)混合式( Hybrid Stepping,HS) .单相式步进电机 按 照 定子上绕组来分 类 ,共
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