自动包扎机电气控制系统设计.doc

学 士 学 位 论 文系 别：机电工程系 学科专业：机械设计者及其自动化姓 名： 2010 年 5 月 基于PLC的自动包扎机电气控制系统设计系 别：机电工程系学科专业：机械设计者及其自动化姓 名：指导教师： 2010 年 5 月I学士学位论文基于PLC的自动包扎机电气控制系统设计设计总说明： 绝缘材料的包扎是线圈生产中重要工序之一，包扎的质量是决定电机性能的一个重要指标。近年来国际设备市场上虽然出现一些电机定子线圈自动包扎机，但这些包扎机，结构复杂，造价很高。国内现有的半自动包扎机,结构比较简单，受人工影响较大，包扎质量不高。综上所述，现有的包扎机都不能满足我国市场需求，进行自动包扎机的研究十分必要。本课题主要是设计一种结构比较简单、精度较高，通用性好的全自动鼓形线圈包扎机。本课题完成的是基于PLC控制的自动包扎机电气控制系统的设计，主要完成控制方案的设计选择，动力系统的选型，PLC控制程序的设计，硬件设计（包括PLC型号的确定），程序的调试。设计完全按照机械设计手册中规定的传动系统标准和设计原则来进行设计。设计方法主要运用了比较法、顺序设计法。比较法主要用在方案选择上，顺序设计法主要用在梯形图的编制上。系统动力的选择利用比较法在步进电机和直流电机之间选择，由于步进电机可以精确启停，而且相对容易控制的特点，最终选择步进电机提供动力。设计过程中综合考虑非标准件和标准件，选择标准件，设计非标准件，非标准件受标准件的限制。在设计的过程中，由于传动元件多，要考虑传动元件的支撑与固定以及保证所有部件之间互不干涉。最大限度使传动系统简单化，精确化。主要观点是设计应考虑安全可靠性、经济性和可行性等综合因素,其中安全可靠性放在首位。安全可靠性体现在一些基础参数的选择上，国内参数大部分依据经验来确定，而且按国内参数设计一般比较安全。经济性体现在方案简单和技术成熟。如果方案选择了PLC控制，在设计中力求元件最少。可行性考虑技术资料和制造成本。本设计控制系统成熟、制造成本较低，可行性较强。方案选择了PLC控制，在设计中力求控制元件最少，结构最简，包扎精确，运行稳定可靠。通过比较几种可选控制方案，选择最优的方案进行初步设计、计算。如果达不到设计要求，对其余方案进行比较，然后选择最优方案再次进行初步设计，如果达到要求，则选择该模式，进行详细设计。控制方案的选择：在选择控制方案时由于现实硬件、软件的限制，不得不对一些要求进行简化处理，综合考虑各种因素后，确定方案为基于PLC控制的电气系统。本主要技术资料：国内对包扎机改造的资料以及国内外包扎机的视频资料，以及其他相关的机械设计资料。关键词：自动，包扎机,PLC，电气控制,系统设计 Automatic PLC based electrical control system design of Design General Information:Coil insulation material is packed in the important process of production, one is to determine the quality of dressing an important indicator of motor performance. In recent years, the international equipment market, despite a number of automatic wrapping machine stator coils, but these dressing machine, structural complexity, high cost. Existing domestic semi-automatic wrapping machine, simple structure, influenced by man, dressing quality is not high. In summary, the existing dressing machines can not satisfy the market demand of the automatic wrapping machine is necessary. The main task is to design a simple structure, high precision, versatile drum loop good automatic wrapping machine. The completion of this subject is based on the automatic PLC control dressing the design of electrical control systems, the main control program to complete the design of choice, selection of power system, PLC control program design, hardware design (including the PLC model to determine), the program debugging. Designed in full accordance with the provisions of the manual mechanical transmission system design standards and design principles to the design. Design mainly used the comparison method, sequence design. Comparison is mainly used in the program selection, the sequential design method is mainly used in the preparation of the ladder. System, the choice of using more power in between the stepping motor and DC motor options, as stepper motor can be precisely start and stop, and relatively easy to control, step motor to power the final choice. Taken into account during the design of non-standard parts and standard parts, standard parts selection, design non-standard parts, standard parts of non-standard parts by the restrictions. In the design process, as more transmission components, transmission components to be considered with the fixed support and to ensure non-interference between all the components. Possible to simplify the transmission system, accurate. Main point is the design should consider safety and reliability, economy and feasibility of such a combination of factors, including safety and reliability first place. Safety and reliability is reflected in the choice of some basic parameters, most of the domestic parameters determined based on experience, but also by internal parameters of the design is generally more secure. Economy reflected in the program simple and mature technology. If the program selected the PLC control components in the design sought to at least. Consider the feasibility of technical information and manufacturing costs. The design of control systems mature, lower manufacturing costs, feasibility strong. Select the PLC control program, seek to control components in the design at least, the simplest structure, bandaging accurate, stable and reliable. A comparison of alternative control scheme, choose the best program for preliminary design, calculation. If not meet design requirements, compared to the rest of the program, and then choose the best preliminary design of the program again, if meet the requirements, select the model, the detailed design. Control options: options in the choice of control because the reality hardware and software limitations, some requirements had to be simplified, considering the various factors to determine the program for the PLC-based control of electrical systems. The main technical data: Renovation of internal information on the dressing and bandaging machine video at home and abroad, and other information related to the mechanical design. Key words: Automatic, wrap machine, PLC, electrical control system design 目 录第一章 绪论11.1选题目的、价值和意义. 11.2研究范围以及所要达到的技术要求. 11.3本课题在国内外的发展状况及存在的问题. 11.4本课题的指导思想. 21.5本课题应解决的主要问题. 2第二章 基于PLC的自动包扎机电气控制系统设计、控制方案介绍. 2.1控制方案简介、分析、选择.2.2 控制方案确定、介绍.第三章 步进电机基本原理.3.1 步进电机简介.3.2 步进电机结构及工作原理.3.3 步进电机的运行控制.第四章 PLC基本原理.4.1 PLC介绍.4.4.1 PLC（可编程控制器）特点.4.2 基本原理.4.3 CPM2A的性能和功能.4.4 步进电机与PLC衔接配合.第五章 编程设计（接线图、梯形图、功能表图）.5.1 步进电机.5.3 PLC选择、参数.5.4 控制过程分析.5.5 接线、硬件、PLC与步进电机.第六章 实验.6.1 实验条件.6.2连线图.第七章 结论.参考文献.致谢.第一章 绪论1.1选题目的、价值和意义随着我国工业化化程度的快速提高，电动机将更加广泛的使用。牵引电机用直流、交流电机电枢、定子线圈绝缘包扎是线圈生产中的重要工序，电机电枢、定子线圈绝缘包扎是决定电机性能的一个重要指标，故包扎机的研究和改造十分必要。我国加入到WTO之后，国内电动机与国际电动机进行竞争愈来愈激烈，而我国的包扎机整体处于低水平，自主改进包扎机成为一种必然趋势。本设计的价值和意义在于，现在封闭式鼓型线圈的包扎设备多为半自动，效率不高，包扎精度也主要依靠造作员，包扎机本身和包扎的线圈都缺乏市场竞争力，本设计中的包扎机特点是，传动系统结构简单，运行速度较快，PLC控制系统对电动机转速、工作台运动轨迹的控制使包扎机实现全自动包扎，用步进电机进给，可以精确的起停特点保障了线圈包扎的精度和很强的通用性，采用PLC控制线圈的包扎精度更高，能有效提高和保证包扎质量，降低企业的投入，提升包扎机的竞争力，基本能满足国内市场需求，提高国内企业的竞争力，给企业带来巨大的经济效益，因此，本设计课题有很大的现实意义，有助于提高我国国民经济和工业化水平。1.2研究范围以及所要达到的技术要求 1、基于PLC控制的自动包扎机电气系统设计，主要工作包括：机械系统总体方案的分析确定；动力方案的选择；PLC型号的选择；编制PLC控制步进电机的程序；设计硬件系统；模型加工与组装；调试。2、自动包扎机应满足以下条件：绕包头转速：0-300r/min （分高速与低速）注：由于实际条件所限，此次设计转速降低。绕包头内径：200mm档位选择：迭包选择1/2迭、1/3迭3、包扎机能完成自动控制的U型运动，且运行过程保持恒速与迭包速度相关联。4、绕包头拖动电机采用1台步进电机，进给系统采用2台步进电机。5、完成自动包扎机电气控制系统的成本分析。1.3本课题在国内外的发展状况及存在的问题国外线圈自动包扎方法有手工包扎，包扎头固定，手工控制线圈的进给速度，缺点是包扎精度无法保证传统的恒速半自动包扎机，该机型的优点是效率较高、成本低，缺点是包扎精度低，通用性差。全自动多轴线圈包扎机，近年来国际设备市场上虽然出现一些自动包扎机，但由于多采用微机控制的多轴运动，设备造价极高，且包扎一支线圈用时过长。该机型的优点是高精度，自动化程度高，缺点是包扎效率低，经济性差。目前我国大量使用的包扎机有三种类型：第一种包扎头固定，有传送带，半自动 ，弯曲部分由人工完成。 第二种包扎头固定，没有传送带，工人手持线圈完成包扎。第三种包扎头转动，夹持装置夹紧线圈，完成包扎。近年来国际设备市场上虽然出现一些电机电枢、定子线圈绝缘自动包扎机，但由于多采用微机控制的多轴运动，设备造价极高，且包扎一支线圈用时过长（例如法国阿尔斯通公司研制的一种六轴机器人，能根据线圈尺寸自动调整绕包参数，但包扎一支定子线圈用时15-20min，不能满足国内市场需求）。国内有几家厂引进了国外几台绕包机，有的厂也进行了国产化尝试，国内包扎机的技术的改进不大，速度低、精度差、生产效率很低，在技术上也已落后，属7080年代水平，与现在国际上的新进展有很大差距，需要采取措施发展国产新一代高速、高精度自动化程度高的包扎机，以缩小与国外的技术差距，自主开发全自动包扎机已刻不容缓。1.4本课题的指导思想本课题的主要指导思想是利用PLC的功能丰富来控制可以精确启停的步进电机，从而设计一款包扎效率、精度更优良，成本低的全自动包扎机，提高国内包扎机的自动化程度。1.5本课题应解决的主要问题利用PLC（可编程控制器）控制步进电机，设计一款全自动包扎机。基于PLC的自动包扎机电气控制系统设计，主要工作包括：基于PLC控制的自动包扎机电气控制系统设计、不同控制方案的选择确定；步进电机的选型、动力的选择；控制步进电机PLC的选择、学习；设计PLC控制步进电机程序，利用CX-Program软件编制程序。设计硬件系统（PLC型号的确定）四台步进电机正反转程序调试。第二章 基于PLC的自动包扎机电气控制系统设计、控制方案介绍2.1控制方案简介、分析、选择方案一：采用单片机控制步进电机。利用驱动器增大脉冲频率和电源，通过驱动器的功率放大驱动步进电机，带动步进电机进行线圈包扎作业。方案二：利用PLC控制步进电机，通过驱动器增大脉冲频率，带动步进电机进行线圈包扎作业。方案三：利用PLC产生脉冲信号直接控制步进电机，带动步进电机进行线圈包扎作业。方案一，人机界面好，应用较为简单，成本相对较低，但是对于工作环境要求较高，限制了应用范围。方案二，扩展性能好，但是使用驱动器增使系统更加复杂，维护难度加大，制造和使用成本都较高。方案三，现代控制系统中, PLC 作为广泛应用于工业自动化领域的控制器, 它的功能越来越强, 性能越来越先近，整个控制系统由PLC 和步进电机组成，提高系统的可靠性，软硬件功能强，运行稳定可靠，抗干扰能力强，通用性强、采用模块化结构，而且人机界面好，成本也可以控制，有较高的推广和实用价值。2.2控制方案确定、介绍通过三种方案的对比分析，并综合考虑多方面实际后，确定本设计采用方案三，即PLC直接控制步进电机。图2.21 控制方案图2.2.1 电气控制方案图各部件功能：PLC承担产生脉冲信号，控制步进电机M1/M2/M3运动的功能。M1步进电机控制包扎头旋转，将绝缘材料包扎到线圈上。M2步进电机控制Y轴方向进给，实现对线圈斜边的包扎。M3步进电机控制X轴方向进给，实现对线圈直线边的包扎。M4步进电机控制包扎台的旋转，调整至转角角度。工作过程：将线圈用夹具固定,手工将绝缘材料固定在包扎起点。起动设备,包扎前端斜边,此时M1恒速运行,M2M3按需求进给运行.当包扎至第1转角时, M1恒速运行,M2M3停止,M4按一定速度使得工作台转过一定角度.转角结束后, M1恒速运行,M2恒速运行,M3停止,M4停止当包扎至第2转角时, M1恒速运行,M2M3停止,M4按一定速度使得工作台转过一定角度.包扎后端斜边,此时M1恒速运行,M2M3按需求进给运行. 包扎结束后,4台电机停止,卸下线圈.按与上述相反的程度,工作台回程至起点结束.利用步进电机随脉冲信号精确起停的特点实现控制的精确性，用PLC编程实现以下动作： M1起动，带动包扎头以一定速度旋转，随着对直线边的包扎， PLC控制M2工作， M4工作旋转角度为A，随着对短边的包扎，PLC控制M3工作，然后拆卸包扎另一半。图2.2.2 包扎示意图第三章 步进电机基本原理3.1步进电机简介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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。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。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。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非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。图3.1.1步进电机外观图步进电机的一些特点：（1）步进电机没有积累误差：一般步进电机的精度为实际步距角的百分之三到五，且不累积。（2）步进电机在工作时，脉冲信号按一定顺序轮流加到各相绕组上（由驱动器内的环形分配器控制绕组通断电的方式）。（3）即使是同一台步进电机，在使用不同驱动方案时，其矩频特性也相差很大。（4）步进电机与其它电动机不同，其标称额定电压和额定电流只是参考值；又因为步进电机是以脉冲方式供电，电源电压是其最高电压，而不是平均电压，所以，步进电机可以超出其额定值范围工作。但选择时不应偏离额定值太远。（5）步进电机外表允许的最高温度：步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。（6）步进电机的力矩会随转速的升高而下降：当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。3.2 步进电机结构及工作原理图3.2.1步进电机结构工作原理步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化设备中。步进电机和普通电动机不同之处在于它是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行机构，它同时完成两个工作：一是传递转矩，二是控制转角位置或速度。图3.2.1为两相步进电机的工作原理示意图，它有两个绕组。当一个绕组通电后，其定子磁极产生磁场，将转子吸合到此磁极处。若绕组在控制脉冲的作用下，通电方向顺序按照四个状态周而复始进行变化，电机可顺时针转动；通电时序为时，电机就逆时针转动。控制脉冲每作用一次，通电方向就变化一次，使电机转动一步，即90度。4个脉冲电机转动一圈。脉冲频率越高，电机转动越快，实际电机的节构要比模型复杂，并且每转一步，一般为1.8。步进电机的输出力矩与电机的有效体积、线圈匝数、磁通量、电流成正比，因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之越小。图 3.2.1 两相步进电机原理图图3.1.2 电机矩频特性曲线步进电机的极性：步进电机分为双极性电机和单极性电机。如图3.1.3 所示双极性电机，电流在两个线圈流动时序为。3.1.3 双极性电机3.3 步进电机的运行控制步进电机和普通电机的不同之处在于它是一种将电脉冲信号转化为角位移的执行动作，同时完成两项工作：一是传递转矩，二是控制转交速度或位移。对于本课题，PLC每给步进电机一个脉冲，步进电机就转过一个步距角，实现步进电机的精确启停。对于PLC的输入输出指令的控制由PLC的人机交互界面来实现，人机交互界面可以是常规按扭、监视用仪表或指示灯等，也可以应用触摸屏来实现人机交互。3.3.1 工作过程图 3.3.1 为两相四拍制步进电机的工作时序图，它有两个绕组。当一个绕组通电后，其定子磁极会产生磁场，将转子吸合到此磁极处。若绕组在控制脉冲的作用下，通电方向顺序按照四个状态周而复始进行变化，电机就可顺时针转动；通电时序为时，电机就能逆时针转动。控制脉冲每作用一次，通电方向就变化一次，使电机转动一步，脉冲频率越高，电机转动越快。图3.3.1 两相四拍制步进电机时序图第四章 PLC基本原理4.1 PLC介绍PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为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。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”4.1.1PLC（可编程控制器）的特点1、可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性。2、配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3、易学易用PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。4、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5、体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。4.2 基本原理PLC主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出部件（I/O）、电源和编程器几大部分组成。图4.2.1是PLC硬件组成图。图4.2.1 PLC硬件组成图图4.2.2 直流输入电路图4.2.2 直流输入电路，输入电路的一次电路与二次电路间用光耦合器隔离。在电路中设有RC滤波器，以消除输入触点的抖动和沿输入线引入的外部噪声的干扰。因此，外部输入从ONOFF或从OFFON变化时，PLC内部约有10ms的响应滞后。当输入开关闭合时，一次电路中流过电流，输入指示灯亮，光耦合器的发光二极管发光，而三极管从截止状态变为饱和导通状态，PLC的输入数据产生了0和1的改变。图4.2.3 输出电路（继电器输出）图4.2.3 输出电路（继电器输出），每种输出电路的有隔离措施。继电器输出型是利用继电器的触点和线圈将PLC的内部电路与外部负载电路进行电气隔离。输出电路的负载电源由外部提供。输出电流一般为0.5至2A。输出电流的额定值与负载性质有关。工作流程图PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。4.3 CPM2A的性能和功能CPM2A的性能CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制，中断输入，脉冲输出，模拟量设定，和时钟功能等。CPM2A CPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品，完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON可编程终端的通信。这些通信能力使用户能设计一个经济的分布生产系统。图4.3.1 CPM2A的外观4.4 步进电机与PLC衔接配合第五章 编程设计（接线图、梯形图、功能表图）5.1 步进电机综合以上因素选择的步进电机型号是42BYG250-48，参数如下：表5.1.1型号步距角相数电流A电阻电感mH静转矩g.cm引线数机身长mm42BYG250-481.840.130805000448图5.1.1所选用步进电机主要特点：高转速，低惯量，低噪音图5.1.2电气原理图5.2 PLC选择、参数综合考虑各项要求后PLC选择型号为CPM2A-40CDR-A，参数如下表：表5.2.1 PLC型号说明输入点输出点电源型号最大I/O扩展单元数最大的I/O数继电器输出晶体管输出漏型源型40点I/O的CPU单元24点16点ACCPM2A-40CDR-A3100图5.2.1 所选用的PLC项目CPM2AHI/O存储器输入位IR00000IR00915IR02000IR02515输出位IR01000IR00915IR03000IR03515工作位IR02000IR04915IR20000IR22715模拟量I/O单元为提供模拟量输入和输出可连接多达3个模拟量I/O单元。每个单元提供2点模拟量输入和1点模拟量输出，所以连接3个模拟量I/O单元就能得到最大的6点模拟量输入和3点模拟量输出。（将模拟量I/O点与PID()和PWM()指令结合就能完成时间-比例控制）。模拟量输入范围可以设置为010VDC，15VDC，或420mA；分辨率为1/256。（15VDC和420mA设定可以使用开路检测功能）。模拟量输出范围可以设置为010VDC，-1010VDC，或420mA；分辨率为1/256。高速计数器和中断CPM2A计有五个高速计数器输入。一个响应频率为20 kHz/5 kHz的高速计数器输入，与四个响应频率为2 kHz的高速计数器输入（在计数器方式下）。高速计数器可以用在四种输入方式中的任一种下；微分相位方式(5 kHz)，脉冲+方向输入方式(20 kHz)，增/减脉冲方式(20 kHz)，或递增方式(20 kHz)。当计数与一设置值匹配或下降在一规定范围内时，能触发中断。中断输入（计数器方式）可用递增计数器或递减计数器(2 kHz)并在计数与目标值匹配时触发中断（执行中断程序）。高速中断输入功能有四个输入用于中断输入（与快速响应输入和计数方式的中断输入共用），最小输入信号宽度与50s，响应时间为0.3 ms。当一中断输入变为ON时，主程序停止而中断程序执行。快速响应输入功能有四个输入用于快速响应输入（与中断输入和计数方式的中断输入共用），能可靠地读出信号宽度短到5s的输入信号。稳定输入滤波器功能所有输入的输入时间常数都可以设置为1 ms，2 ms，3 ms，5 ms，10 ms，20ms，40 ms或80 ms。信号抖动和外部噪声可以通过提高输入时间常数来降低。间隔计时器中断间隔计时器可以设置在0.5和319,968 ms之间，并能设置为只产生一次中断（单次方式）或定时中断（预定中断方式）。5.3 控制过程分析表5.3.1 步进电机工作状态表图5.3.1 控制流程图5.4 程序编制单台步进电机功能表图、时序图图5.4.1 单台步进电机时序图由于实验箱里的是CPM2AH型PLC，它里面的高速定时器只有五个，数量不能满足条件，而普通定时器又不能提供0.02s那么短的定时时间，所以解决方案是，把一定数量的脉冲定义为一个脉冲（即使步进电机产生一个步距角）。图5.4.2 脉冲定义示意图图5.4.3 流程图重新定义脉冲宽度的程序如下四台步进电机梯形图，根据控制流程图写出，控制流程图5.5接线、硬件、PLC与步进电机第六章 实验6.1 实验条件实验设备：THORM-3型可编程控制器实验箱、42BYG250-48步进电机四台、电源，导线及数据线若干，由于THORM-3型可编程控制器实验箱的是CPM2AH型号，而CPM2AH的I/O接口数是12个，因此达不到要求，所以只能将每台电机的程序一个个的在实验箱上实验、调试。6.2 连线图照片第七章 结论通过本设计，设计出了符合要求的控制系统，达到了技术要求。1. 新型全自动包扎机具有步进电机提供动力，应用面广，包扎准确，调节简便，结构轻巧。2.由于在结构上考虑了不同步进电机之间速度的协调关系，实现了转角能任意而准确的调节，全自动包扎斜边和直线边，而且包扎精度得到了很好的保证，包扎速度也大幅的提高，因此解决了长期来未能解决的包扎精度和包扎速度不能同时提高问题，克服了以往绝缘材料包扎后不合格产品率居高不下的现象，避免了原材料和人力资源的浪费，大量降低了生产成本，对今后发展具有脆性的玻璃丝包绝缘的技术经济方向创造了有利条件。3.基于PLC的控制系统有很好的适用性，对于不同型号的全封闭线圈只要改变PLC程序中的数值，上传至PLC，就能是现包扎。同时，由于现实的硬件及软件条件限制，本设计也存在一些不足：1.如现在可