电控与PLC课程设计报告.docx
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电控与PLC课程设计报告.docx
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电控与PLC课程设计报告
机床电气控制与可编程控制器
课程设计报告书
课程设计题目:
步进电机控制设计
专业班级:
09数控设备501
组别及学生姓名:
陈宇博、曹毅涛、浦振宇、
胡恒亮、张一飞
指导教师:
李奇亮
课程设计地点:
苏州校区2#211
课程设计时间:
201112
设计成绩:
指导教师:
步进电机控制设计课程设计任务书
学生姓名
专业班级
09数控设备501
学号
题目
步进电机控制设计
课题性质
课题来源
指导教师
李奇亮
主要内容
(参数)
根据专业教学计划与教学大纲的规定,本课程应有一周的课程设计。
通过一定的课题,使学生巩固本课程的基础知识。
提高运算、查阅资料、制图和设计的独立工作能力。
本实践环节主要以一台组合机床主要应用对象,设计符合控制要求的电气控制原理图及接线图,选择所用电器元件并写出课程设计的报告书
任务要求
(进度)
1.12月15日查阅相关资料,准备与调研
2.12月16日确立方案,初步选定各部分框图
3.12月20日电路控制原理设计
4.12月22日软件编程,进行系统联调
5.12月23日系统联调完成,并完成课程设计任务书
主要参考
资料
[1]常晓玲,电气控制系统与可编程控制器,机械工业出版社
[2]吴作明,PLC开发与应用实例详解,北京航空航天大学
[3]张万忠,可编程控制器入门与应用实例,中国电力出版社
[4]宋伯生,PLC编程理论、算法及技巧,机械工业出版社
[5]电气控制与PLC应用项目教程,机械工业出版社
审查意见
系(教研室)主任签字:
年月日
步进电机控制设计课程设计
一设计背景和功能概述
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。
当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号(来自控制器),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。
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目前对于对步进电机的控制存在精度和价格方面的矛盾。
因为高精度的实时演算需要较高性能的DSP芯片,成本较高。
因此现在的控制方法是采用大量的硬件电路。
这种控制方法的精度不但较低,且成本较高。
国内为了省钱就大多数使用相对省资源的查表法,但是对于速度变化范围很大的控制来说,在低速时会由于表本身的精度原因造成稳定性变差,噪声变大的问题。
这仅仅是低速时的细分问题。
转速越低,对它控制时的细分就越严格。
此外还有扭矩的问题,当转动过慢时,即使细分也无法达到应有的扭矩,这都是控制时遇到的问题。
简单的说,目前普遍存在于步进电机控制中的问题就是低速运转和低速启动的问题。
当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会,电子技术的进步,给现代工业带来了质的提升。
现代电子领域中,PLC的应用正在不断的走向深入,这必将导致传统控制的日益革新。
PLC的控制具有高可靠性、高性价比。
比如在机械手、液体混合罐、液压、气压等方面都得到了广泛的应用。
PLC在工业方面的应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。
利用PLC采用程序设计方法来对步进电机进行控制,具有线路相对简单,结构紧凑,价格低廉,而且可以通过控制按钮实现对步进电机的正反转和步进电机转速的控制,用途广泛等优点。
二系统硬件配置清单(含报价)及地址分配
序号
订货号
数量
单价(RMB)
1
PS3075A
1
1170.00
2
CPU314
1
11390.00
3
DI16×DC48-125V
1
3393.00
4
DO16×AC120V/0.5A
1
5922.00
5
导轨
1
154.00
合计
22029.00
输入地址信号
功能
输出地址信号
功能
I0.0
电机停车按钮
Q4.0
正转A相控制接触器
I0.1
电机正转按钮
Q4.1
正转B相控制接触器
I0.2
电机反转按钮
Q4.2
正转C相控制接触器
I0.3
快速开关
Q4.3
反转A相控制接触器
I0.4
慢速开关
Q4.4
反转B相控制接触器
I0.5
单步运行按钮
Q4.5
反转C相控制接触器
三电气原理图与功能详细分析说明
步进电机是将给定的电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
给定一个电脉冲信号,步进电机转子就转过相应的角度,这个角度就称作该步进电机的步距角。
目前常用步进电机的步距角大多为1.8度(俗称一步)或0.9度(俗称半步)。
以步距角为0.9度的进步电机来说,当我们给步进电机一个电脉冲信号,步进电机就转过0.9度;给两个脉冲信号,步进电机就转过1.8度。
以此类推,连续给定脉冲信号,步进电机就可以连续运转。
由于电脉冲信号与步进电机转角存在的这种线性关系,使得步进电机在速度控制、位置控制等方面得到了广泛的应用。
步进电机的使用至少需要三个方面的配合,一是电脉冲信号发生器,它按照给定的设置重复为步进电机输送电脉冲信号,目前这种信号大多数由可编程控制器(PLC)或单片机来完成;二是驱动器(信号放大器),它除了对电脉冲信号进行放大、驱动步进电机转动以外,还可以通过它改善步进电机的使用性能,事实上它在步进电机系统中起着重要的作用,一般一种步进电机可以根据不同的工况具有多种驱动器;三是步进电机,它有多种控制原理和型号,现在常用的有反应式、感应子式、混合式等。
步进电机的速度控制是通过改变输入脉冲的频率高低实现的。
当发生脉冲的频率减小时,步进电机的速度就下降;当频率增加时,速度就加快。
还可以通过频率的改变来提高步进电机的位置精度。
步进电机的位置控制是靠给定的脉冲数量控制的。
给定一个脉冲,转过一个步距角,当停止的位置确定以后,也就决定了步进电机需要给定的脉冲数。
其工作原理如下:
图1.1为步进电机通电方式原理图:
设A相首先通电,转子齿与定子A、A′对齐如图1.1(a)所示。
然后在A相继续通电的情况下接通B相。
这时定子B、B′极对转子齿2、4产生磁拉力,使转子顺时针方向转动,但是A、A′极继续拉住齿1、3,因此,转子将转到两个磁拉力平衡为止。
这时转子的位置如图1.1(b)所示,即转子从图1.1(a)位置顺时针转过了15°。
接着A相断电,B相继续通电。
这时转子齿2、4和定子B、B′极对齐图1.1(c),转子从图1.1(b)的位置又转过了15°,
其位置如图1.1(d)所示。
这样,如果按A→AB→B→BC→C→CA→A…的顺序轮流通电,则转子便顺时针方向一步一步地转动,步距角15°。
电流换接六次,磁场旋转一周,转子前进了一个齿距角。
如果按A→AC→C→CB→B→BA→A…的顺序通电,则电机转子逆时针方向转动。
图1.1步进电机通电方式原理图
四软件流程图
五总结
通过本次课程设计,我学到了很多的东西,也初步了解了如何把学到的知识应用于实践,不像刚开始学这门课那样,很多东西都是懵懂的,这次PLC课程设计,自己又重新学习了下PLC,对PLC又有了新的认识和理解。
虽然PLC课程设计已经完成,但是学习没有结束,在这次课程设计里面,不仅仅是设计一样东西,更多的是学习一种态度,对生活,对学习,不能只单单考虑一件事,一个方面,而是要更多的方面来思考,尽可能完善它,充实它,让它体现出一种人性
化出来,让你学会一种态度,首先明确要做的是什么,然后开始思考设计思路,
设计方法,然后一步一步把它实践出来,然后再看哪里不够完善,仔细修正,才能做出好的东西出来。
感谢老师提供了这次课程设计的机会,不仅让我们能够更好的系统的学习这一门课程,还能够更好的理解本专业的相关知识以及更好的面对后面的学习和生活。
六源程序清单
七参考文献
[1]常晓玲,电气控制系统与可编程控制器,机械工业出版社
[2]吴作明,PLC开发与应用实例详解,北京航空航天大学
[3]张万忠,可编程控制器入门与应用实例,中国电力出版社
[4]宋伯生,PLC编程理论、算法及技巧,机械工业出版社
[5]电气控制与PLC应用项目教程,机械工业出版社
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- 关 键 词:
- PLC 课程设计 报告