PLC实现步进电机的正反转及调整控制.pdf
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1、实训课题三实训课题三 PLC PLC 实现步进电机正反转和调速控制实现步进电机正反转和调速控制一、实验目的一、实验目的1、掌握步进电机的工作原理2、掌握带驱动电源的步进电机的控制方法3、掌握 DECO 指令实现步进电机正反转和调速控制的程序二、实训仪器和设备二、实训仪器和设备1、FX2N-48MR PLC 一台2、两相四拍带驱动电源的步进电机一套3、正反切换开关、起停开关、增减速开关各一个三、步进电机工作原理三、步进电机工作原理步进电机是纯粹的数字控制电动机,它将电脉冲信号转换成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,图 3-1 是一个三相反应式步进电机结图。从图中可以看出,它分成转
2、子和定子两部分。定子是由硅钢片叠成,定子上有六个磁极(大极),每两个相对的磁极(N、S 极)组成一对。共有 3 对。每对磁极都绕有同一绕组,也即形成1 相,这样三对磁极有3 个绕组,形成三相。可以得出,三相步进电机有 3 对磁极、3 相绕组;四相步进电机有 4 对磁极、四相绕组,依此类推。反应式步进电动机的动力来自于电磁力。在电磁力的作用下,转子被强行推动到最大磁导率(或者最小磁阻)的位置,如图 3-1(a)所示,定子小齿与转子小齿对齐的位置,并处于平衡状态。对三相异步电动机来说,当某一相的磁极处于最大导磁位置时,另外两相相必处于非最大导磁位置,如图3-1(b)所示,即定子小齿与转子小齿不对齐
3、的位置。把定子小齿与转子小齿对齐的状态称为对齿,把定子小齿与转子小齿不对齐的状态称为错齿。错齿的存在是步进电机能够旋转的前提条件,所以,在步进电机的结构中必须保证有错齿的存在,也就是说,当某一相处于对齿状态时,其它绕组必须处于错齿状态。本实验的电机采用两相混合式步进电机,其内部上下是两个磁铁,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。因为中间连接的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根滑动的接触片。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
4、中间的电磁铁。当电磁铁继续转,由于惯性又转过了头,所以电极又相反了。重复上述过程就步进电机转了。根据这个原理,如图 3-2 所示,两相步进电机的转动步骤,以正转为例:由图可见,现相异步电机正转过程分为四个步骤,即A 相正方向电流、B 相正方向电流、A 向反方向电流和 B 相反方向电流。反转工作的顺序与之相反。A、B 两相线圈不是固定的电流方向,这与其它步进电机的控制逻辑有所不同。因此,控制步进电机转动时,必须考虑用换相的思路设计实验线路。可以根据模拟驱动电路的功能和 plc 必须的逻辑关系进行程序设计。四、采用步进电机驱动器的控制方式利用步进电机驱动器可以通过 PLC 的高速输出信号控制步进电
5、机的运动方向、运行速度、运行步数等状态。其中:步进电机的方向控制,只需要通过控制U/D 端的 On 和 Off 就能决定电机的正转或反转;将光耦隔离的脉冲信号输入到CP端就能决定步进电机的速度和步数;控制 FREE 信号就能使电机处于自由状态。因此 PLC 的控制程序相当简单,只需通过 PLC 的输出就能控制步进电机的方向、转速和步数。不必通过 PLC 控制电机换相的逻辑关系,也不必另外添加驱动电路。实训面板见图 3-4,梯形图见图 3-5。本程序是利用 D0 的变化,改变 T0的定时间隔,从而改变步进电机的转速。通过两个触点比较指令使得 D0 只能在1050 之间变化,从而控制步进间隔是 1
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