论文基于PLC步进电机控制系统是关于对写作步进电机论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文日本山社步进电机论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
摘 要：根据步进电机的应用原理设计了一个基于PLC的步进电机控制系统.并根据电机的特性设计了基于PLC的控制电路,系统通过改变控制信号频率从而改变占空比来调整速度.
关键词：步进电机控制；PLC；PWM；控制系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）8-0079-02
现代可编程序控制器采用微处理器（Microprocessor）作为管理内核,具有丰富的辑控制功能、算术运算、模拟量处理和通信联网等功能.
PLC的高可靠性到目前为止没有任何一种工业控制设备可以达到,PLC对环境的要求较低,和其它装置的外部连线和电平转换极少,可直接接各种不同类型的接触器或电磁阀等.PLC的硬件主要由CPU模块、I/O端口组成,如图1所示：
PLC管理控制过程一般可分为输入采样,程序执行和输出刷新三个主要阶段.PLC程序的易修改性,可靠性,通用性,易扩展性,易维护性可和计算机程序相媲美,再加上其体积小,重量轻,安装调试方便,使其设计加工周期大为缩短,可重复利用.
1 步进电机的控制系统设计
1.1 控制原理
步进电机的高频启动,低频正常工作,但空载频率是极限,启动时超出时出现失步而无法启动.同时,速度切换由校验机制保障.
步进电机的速度控制原理实际上就是控制触发脉冲的频率,即变频调速.其控制信号的频率增加,电机转速上升,反之亦然.
1.2 总体设计方案
1.2.1 控制部分的方案论证
方案一：用PLC电路实现.用定时芯片产生脉冲,用组合和时序电路实现对脉冲的分配及频率的调节.整个电路用到的分立元件较多,电路构成复杂,不易焊接,且电路的抗干扰能力较差.
方案二：采用单片机作为核心控制部件.但是按照给定的通电换相顺序,通过单片机的I/O向驱动电路发出控制脉冲,在电机的工作过程脉冲持续产生占用了大量的CPU内存,影响使单片机性能而导致性能变差.
方案三：用PLC作控制部件,PLC控制 电路简单,整体性能好,有更好的稳定性好.精度高,抗干扰能力强.
显然第三种方案具有更大的优越性,灵活性,经比较采用第三种方案.
1.2.2 功放电路的方案确定
由于从PLC的I/O中出来的电流小,功率达不到驱动电机运行和正常工作要求.直流电机的驱动方案中最合理的驱动电路是H型PWM的驱动电路.即用PLC控制晶体管组成的丁类功率放大器,输出占空比可调的开关脉冲信号,从而准确调整电动机的运转速度.H型丁类功率放电路晶体管工作于开关状态,效率理论上可达100%；采用晶体管,开关反应快,稳定性强,是经典的脉宽调制的调速技术.步进电机的驱动方案选择如下.
方案一：单电压驱动.电机绕组工作电源仅使用一个电压源,如图2所示：
其中R1是限流电阻,和线圈电感共同决定时间常数,但如果R1数值过大会削弱绕组电流而限制功率.方法是并联一个电容C改变功率因数,补偿绕组电流上升沿,是波形变陡,改善绕组高频段性能.
方案二：斩波恒流驱动.高频开关管T1、T2导通频率不同,T1导通次数远高于T2.T2开关管的发射极电阻Ro为限流电阻.绕组的电流波形在T2导通周期段,电源供电是离散的,电源效率高,抑制了共振现象.但采用晶体管,脉冲不是方波（锯齿）,电磁噪声大,如图3所示.
方案一的单电压驱动方式信价比高,正好适合本课题.所以选择方案一作为设计方案.
经过上面的分析和论证,电机控制的总方框图如图4所示：
1.3 步进电机功率放大器实际电路
步进电机其驱动电路原理和控制过程如下： PLC控制脉冲信号分别接到驱动管Q3-Q6的b极,c极分别输出相应的驱动信号,去控制步进电机的对应管脚（1、3、4、6）,需要说明,2、5脚一定是接高电平.正转各相通电顺序为A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A,则只要依次通脉冲序列1110-1100-1101-1001-1011-0011-0111-0110-1110即可以完成.反转也以此类推.则电机在驱动电路作用下实现高效调速和控制,驱动电路如图5所示：
TLP521-2光耦集成芯片隔离控制部分和电机的驱动部分,改善电路的电流性能,增加控制系统和工作部分隔离度,这样可以提高运行中控制系统所需的电压.
2 软件设计
总控制模块是通过对各个按键的选择来实现各种功能,就是一个对不同按键的响应程序.共有复位RESET 键,步进和直流电机选择SLECT键,正反选择SHIFT键,速度选择SPEED键四个按键.程序流程图如图6所示：
3 结 语
步进电机控制的PLC控制通过程序实现,起动时的频率不能太大,否则易产生不同步现象,甚至根本不起动,步进电机的转速和其转矩成反比.
参考文献：
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总结:此文是一篇步进电机论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
参考文献：
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