第五章 直流电机驱动控制系统软件设计
意外触碰正反转按钮导致电机突然换向，在图中加入T37、T38两个定时器，使Q0.0和Q0.1延时动作。
5.2 PWM 信号发生器软件设计
通过PLC向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P2.0与P2.7其中一口输出与转速相应的PWM脉冲，另一口输出高电平，驱动H型桥式电动机控制电路，实现电动机转向与转速的控制。
在程序中通过软件产生PWM，送出预设占空比的PWM波形。PWM（脉冲宽度调制）是一系列周期固定、占空比可调的脉冲系列，由于每个脉冲的高电平时间和低电平时间之和必须等于周期数，所以输出电平的维持时间必须由定时器来控制。设PWM周期为T，高电平时间为TH，低电平时间为TL，电压为VCC，则输出电压的平均值为：UAV =VCC*TH/（TH+TL）=VCC*TH/T=aVCC，当VCC固定时，其电压值取决于PWM波形的占空比a，而PWM的占空比由单片机软件内部用于控制PWM输出的寄存器值决定。通过对单片机定时器初始值的不同设置，来实现占空比PWM输出控制。
P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4分别实现电机的正转、反转、加速、减速、停止。其程序流程图如图5-3所示。
开 始 初始化 信 号 查 询 zheng、fan是否按下 add是否按下 dec是否按下 stop是否按下 是 是 是 中断产生矩形增大占空比 减小占空比 电机停止
图5-3 PWM信号发生器程序流程图
PWM信号发生器程序见附录2。
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第六章 直流电机驱动控制装置制作与演示
按任务书要求本次设计需要制作实物装置，经过电路方案设计、参数计算、原理图绘制、电子器件选择、电路焊接、程序编制、系统调试等步骤成功制作了直流电机驱动控制装置实物。基本上实现了直流电机的停止、加速、减速以及转向控制的设计要求。虽然花费了一定的制作时间，但是加深了我对理论知识的认识，提高了实践能力，掌握了很多器件应用的技巧。当然中间也遇到一些问题，但在老师和同学协助下最终成功完成了实物制作。具体制作过程和步骤如下：
6.1稳压电源的设计制作
按照原理图和设计参数制作稳压电源实物，采用三端集成稳压模块7805、7812，选择变压器220/14V/2.2A、整流桥IN4007、滤波电容1000μF和100μF、去耦电容0.33μF和0.1μF、指示灯电阻等，制作实物如图6-1所示。
图6-1 稳压电源实物
6.2 H桥驱动电路设计制作
按照原理图和设计参数，采用三极管B772和D882对管构成H桥电路，四个晶体三极管以对角组合分为两组：根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。4个4148二极管在电路中起防止晶体管产生反向电压的保护作用，防止电动机两端的电
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第六章 直流电机驱动控制装置制作与演示
流和晶体管上的电流过大的保护作用。其中电阻有上拉电阻、限流电阻等。
由于PWM控制信号发生器信号电压为5V，H桥驱动电压为12V，为了使二者电压得到匹配，在PWM控制信号发生器与H桥驱动电路之间采用光电耦合器TLP521-1，即实现了电压匹配又将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来，有效得防止了干扰和保护了电路。H桥驱动电路实物如图6-2所示。
图6-2 H桥驱动电路实物
6.3可编程控制器安装接线
6.3.1 PLC输入端安装接线注意事项
（1）输入接线一般不要超过30米。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。
（2）输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。
（3）尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。
（4）输入开关可以是各种有触点的机械开关，也可以是无触点的接近开关、压力开关和温控开关。
（5）PLC 输入接线端子一侧的COM端是机内的+24V电源，在输入端的接线中，所有开关的一端并联后接COM端子。另一端分别接各自的I/O分配号。
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6.3.2 PLC输出端的接线
（1）PLC的输出接线分为独立输出和公共输出。所以当负载使用不同的电源时，可采用独立的输出方式。当负载使用相同电源时，应将各COM端短接。
（2）由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此，应用熔丝保护输出元件。 （3）PLC的继电器输出端在交流电感性负载的情况下必须并联RC阻容吸收器。 （4）PLC的继电器输出端在直流电感性负载的情况下必须并联续流二极管。（反向并联，二极管构成续流，保护PLC端子，继电器线圈反峰压释放二极管。用IN4007(1000V 1A 廉价）二极管直接并联在继电器线圈接线端子，注意阴极接+24V端，阳极接PLC输出端。作用：是续流二极管，当继电器线圈产生自感电动势（阳极端为正时），自感电动势通过二极管与线圈另一端接通，消除自感电压，保护PLC输出晶体管以免被自感电压和24V叠加后的电压击穿。）
（5）PLC的晶体管输出或晶闸管输出端采用旁路电阻。
6.3.3 PLC内部输出的三种形式
（1）继电器输出：
这种方式适合于数字量的控制。大多数的PLC都采用这种方式输出。 （2）晶体管和晶闸管输出：
这两种方式适合于模拟量的控制。比如电压、电流、速度、压力以及步进电机驱动和伺服电机驱动控制等。
6.3.4 PLC的安装与布线
（1）动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。
（2）PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。
（3）PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。 （4）PLC基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独敷设，以防止外界信号的干扰。
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第六章 直流电机驱动控制装置制作与演示
（5）流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。
6.3.5 PLC外部安全电路
为了确保整个系统能在安全状态下可靠工作，避免由于外部电源发生故障、PLC出现异常、误操作以及误输出造成的重大经济损失和人身伤亡事故，PLC外部应安装必要的保护电路。
（1）急停电路。对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得PLC发生故障时，能将引起伤害的负载电源可靠切断。
（2）保护电路。正反向运转等可逆操作的控制系统，要设置外部电器互锁保护；往复运行及升降移动的控制系统，要设置外部限位保护电路。
（3）可编程控制器有监视定时器等自检功能，检查出异常时，输出全部关闭。但当可编程控制器CPU故障时就不能控制输出，因此，对于能使用户造成伤害的危险负载，为确保设备在安全状态下运行，需设计外电路加以防护。
（4）电源过负荷的防护。如果PLC电源发生故障，中断时间少于10秒，PLC工作不受影响，若电源中断超过10秒或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开；当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。因此，对一些易过负载的输入设备应设置必要的限流保护电路。
（5）重大故障的报警及防护。对于易发生重大事故的场所，为了确保控制系统在重大事故发生时仍可靠的报警及防护，应将与重大故障有联系的信号通过外电路输出，以使控制系统在安全状况下运行。
6.3.6 PLC的接地
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。PLC的接地线与机器的接地端相接，接地线的截面积应不小于2mm2 ，接地电阻小于100Ω；如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。
为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接上专用地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开；若达不到这种要求，也必须做到与其它设备公共接地，禁止与其它设备串连接地。接地点应尽可能靠近PLC。
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