郑州航空工业管理学院电器控制与PLC课程设计课程设计说明书 2007 级 电气工程及其自动化 专业 73 班级 题 目 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试姓 名 学号 指导教师 二一一年 一 月 二十 日五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试一、控制要求：1五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E ,正转顺序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB反转顺序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB2用五个开关控制其工作：1 号开关控制其运行 ( 启 / 停 )。2 号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.5 秒)。3 号开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 秒)。4 号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.03 秒)。5 号开关控制其转向 ( ON 为正转，OFF 为反转 )。二、课题要求：1按题意要求, . I/O编址,画出控制梯形图。2对梯形图程序、硬件接线图加以说明。3. 完成课程设计说明书输入输出编址控制步进电机的个输入开关及控制A、B、C、D、E五相绕组工作的输出端在PLC中的I/O编址如表1所示。表1 I/O地址分配表输入点输出点元件名称符号地址编码元件名称符号地址编码启/停开关SB1I0.0A绕组AQ0.00.5s低速运行开关SB2I0.1B绕组BQ0.10.1s中速运行开关SB3I0.2C绕组CQ0.20.03s高速运行开关SB4I0.3D绕组DQ0.3控制转向开关QSI0.4E绕组EQ0.4选择PLC类型根据上图的I/O分配表通过查阅手册选择S7-200 CPU222基本单元（8入/6出）1台 PLC外部接线图PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定。步进电动机采用五相十拍控制外部接线图如图31所示。图1步进电动机采用五相十拍控制外部接线图 控制流程图由于上述具体控制要求，可作出步进电机在运行时的程序框图，如图32所示。以工作框图为基本依据，结合考虑控制的具体要求，首先可将梯形图程序分为4个模块进行编程，即模块1：步进速度选择；模块2：起动、停止；模块3：正转、反转；模块4：移位控制功能模块；模块:5：A、B、C、D、E五相绕组对象控制。然后，将各模块进行连接，最后经过调试、完善、实现控制要求。首次选择步进速度启/停正转或反转位移寄存器赋初值低速中速高速发出位移脉冲执行位移位移输出控制电机步进十拍计数开始 NY 图2 控制流程图 梯形图程序设计步进控制设计采用移位指令进行步进控制。首先指定移位寄存器MW0，按照五相十拍的步进顺序，移位寄存器的初值见表2。表2 移位寄存器初值 M1.1 M1.0 M0.7 M0.6 M0.5 M0.4 M0.3 M0.1 M0.01 0 0 0 0 0 0 0 0每右移1位，电机前进一个布距角（一拍），完成十拍后重新赋初值其中M1.2、M1.3、M1.4、M1.5、M1.6和M1.7始终为“0”。据此，可作出移位寄存器输出状态及步进电机正反转绕组的状态真值表，如表1、2所示。从而得出五相绕组的控制逻辑关系式：正转时A相 Q0.0=M1.1+M0.3+M0.2+M0.1+M0.0B相 Q0.1=M1.1+M1.0+M0.7+M0.1+M0.0C 相Q0.2=M1.1+M1.0+M0.7+M0.6+M0.5D相 Q0.3=M0.7+M0.6+M0.5+M0.4+M0.3E相 Q0.4= M0.5+M0.4+M0.3+M0.2+M0.1反转时A相 Q0.0=M1.1+M1.0+M0.7+M0.6+M0.0B相 Q0.1=M1.1+M1.0+M0.2+M0.1+M0.0C相 Q0.2=M0.4+M0.3+M0.2+M0.1+M0.0D相 Q0.3=M0.6+M0.5+M0.4+M0.3+M0.2E相 Q0.4=M1.0 +M0.7+M0.6+M0.5+M0.4表1 移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表（正转）移位寄存器MW0正转M1.1M1.0M0.7M0.6M0.5M0.4M0.3M0.2M0.1M0.0ABCDE100000000011100010000000001100001000000001110000100000000110000010000000111000001000000011000000100010011000000010010001000000001011001000000000111000表2 移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表（反转）移位寄存器MW0反转M1.1M1.0M0.7M0.6M0.5M0.4M0.3M0.2M0.1M0.0ABCDE100000000011000010000000011001001000000010001000100000010011000010000000011000001000000111000000100000110000000010001110000000001001100000000000111100 梯形图设计 启停使用单按钮控制。梯形图设计如下，首先，按SB2(SB3或SB4)初次选择一种步进速度， 五相步进电动机的速度由定时器T33控制，把三个值50、10、3分别送到VW100可得到低速、中速、高速三种速度。再按SB1，M2.0得电，移位寄存器赋初值，电机开始转动，且定时器开始计时，到设定值时，T33得电动作，移位寄存器值右移一位，C21计数一次，然后T33重新计时。计数十次后动作C21使移位寄存器重新赋值，依次循环。QS控制正反转，ON时I0.4得五相步进电动机正转，OFF时 I0.4失电五相步进电动机为反转。再按一下SB1，C20动作，M20失电，C21复位电机停止转动。 语句表 设计总结通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视。在课程设计过程中我了解到，PLC并不是一门单一的编程技术，它是一门系统专业课程。PLC可以广义的认为是一台背嵌入操作系统的高可靠性PC机。首先需要精深PLC本身的编程语言梯形图、语句表语言。达到这个水平你只能读懂编好的程序，并可以设计一些工程需要程序。在一些大型程序中还需要用到数据库的知识，PLC入门很快但要不断进取努力。最后感谢在大学三年半期间，传授我知识的老师们，感谢在学习和生活上给予我帮助的同学们，没有他们的帮助就没有我今天的成绩。参考文献1张万忠，刘明芹.电气与plc控制技术.北京:化学工业出版社，20032程子华，PLC原理与实例分析.北京:国防工业出版社，20063廖常初，PLC编程及应用.北京: 机械工业出版社，20054高钦和，可编程控制器应用技术及其设计实例.北京:高等教育出版社，20045李缓，PLC原理与应用.北京：北京邮电大学出版社，20056 林明星，电气控制及可编程序控制器M .北京：机械工业出版社，20047 周淑珍、高鸿斌, PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社，20048 王玉中, 电气控制及PLC应用技术.河南：河南科学技术出版社，20069 孙平, 可编程序控制器原理及应用，北京：高等教育出版社，200310 张新军,电气控制与PLC技术及应用.济源：济源职业技术学院出版社，200611 张进秋主编.可编程控制器原理及应用实例M.北京：机械工业出版社，200412 江秀汉、汤楠主编.可编程序控制器原理及应用.西安：西安电子科技大学出版，20013 陈新华主编.电工技术与可编程序控制器实践.北京：机械工业出版社，200214 贺哲荣，石帅军 流行PLC实用程序及设计 西安电子科技大学出版社15 阮友德 电气控制与PLC实训教程 人民邮电出版社16 宋君烈 可编程控制器实验教程 东北大学出版社17 李俊秀 可编程控制器应用技术 化学工业出版社