电机拖动课程设计（报告）
图1.3 单定子径向分相反应式伺服步进电机结构原理圈
图1.4 步进电机齿矩 线
三相六拍步进电机的工作原理激磁式如图1.3,当A相绕组通电时, 转子的齿与定子AA上的齿对齐。若A相断电, B相通电, 由于磁力的作用, 转子的齿与定子BB上的齿对齐, 转子沿顺时针方向转过3°, 如果控制线路不停地按A→B→C→A的循环顺序控制步进电机绕组的通电、断电, 步进电机的转子便不停地顺时针转动, 这是三相三拍。而当AB同时通电时, 由于两个滋力的作用, 定子绕组的通电状态每改变一次, 转子转过1.5°，原理与三相三拍相同, 从而形成三相六拍, 其通电顺序为：
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2、三相六拍步进电动机控制程序的设计 2.1 程序设计的基本思路
在进行程序设计时，首先应明确对象的具体控制要求。由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输人偷出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个多扫描周期_1 J，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简捷、紧凑。另一方面，同一个控制对象，根据生产的工艺流程的不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。以SIMATIC移位指令为步进控制的主体进行程序设计，可较好地满足上述设计要求。
2.1.1 三相六拍步进电机的控制要求
对三相六拍步进电机的控制，主要为两个方面：三相绕组的接通与断开顺序控制以及步进速度的控制。即：正转顺序：A—AB—B—BC—C—CA—A；反转顺序：A—AC— C— CB—B—BA—A 以及每个步距角(每个箭头)的行进速度。围绕这两个主要方面，可提出具体的控制要求如下：
(1)可正转起动或反转起动；
(2)运行过程中，正反转可随时不停机切换；
(3)步进两种速度可分为高速(0．05 S)、低速(0．5 s)两档，并可随时手控变速；
(4)停止时，应对移位寄存器清零，使每次起动均从A相开始。
2.1.2 控制程序框图及软件模块
由上述具体控制要求，可作出步进电机在起动运行时的程序框图，如图1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成4个模块进行编程，即模块1：步进速度选择；模块2：起动、停止和清零；模块3：移位步进控制功能模块；模块4：A、B、C三相绕组对象控制。然后，将各模块进行连接，最后经过调试、完善、实现控制要求。
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图2.1 步进电机控制程序流程图 线
2.2 梯形图程序设计 2.2.1 输入惭出编址
控制步进电机的各输入开关及控制A、B、C三相绕组工作的输出端在PLC中的I／O编址如表1所示。
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I0.0 I0.1 I0.2 I1.0 I1.1
表2-1 输入与输出编址
输入端 线 Q0.0 Q0.1 Q0.2 输出端 控制A相绕组 控制B相绕组 控制C相绕组 步进电动机正转启动按钮 步进电动机反转启动按钮 停止及清零按钮 低速开关（1） 高速开关（2） 2.2.2 状态真值表
采用移位指令进行步进控制。首先指定移位寄存器MB0，按照三相六拍的步进顺序，移位寄存器的初值见表2。
M0.5 1
表2-2 移位寄存器初值1
M0.4 0 M0.3 0 M0.2 0 M0.1 0 M0.0 0 每右移1位，电机前进一个步距角(一拍)，完成六拍后重新赋初值。其中MO．6和MO．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3所示。从而得出三相绕组的控制逻辑关系式：
正转时
A相 QO．0= MO．5+MO．4+MO．0 B相 QO．1= MO．4+MO．3+MO．2 C相 QO．2= MO．2+MO．1+MO．0 反转时
A相 QO．0= MO．5+MO．4+MO．0 B相 QO．1= MO．2+MO．1+MO．0 C相 QO．2= MO．4+MO．3+MO．2
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表2-3 移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表
移位寄存器MB0 A 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 正转 B 0 0 1 1 1 0 0 C 0 0 0 0 1 1 1 A 0 1 1 1 0 0 1 反转 B 0 0 0 0 1 1 1 C 0 0 1 1 1 0 0 M0.5 M0.4 M0.3 M0.2 M0.1 M0.0 0 1 0 0 0 0 0
2.3 梯形图程序
根据程序模块及三相绕组的控制逻辑关系，即可编写出梯形图控制程序，如图2所示。其中Networkl～3对应模块1；Network4~6对应模块2；Network7 12对应模块3；Networkl3～16对应模块4。
必须注意，在进行各模块的连接时，应充分考虑各模块功能之间的联锁关系、CPU串行扫描的工作方式对各指令执行结果的影响以及可随时进行正反转切换和步进变速的要求。经过调试、运行，该程序完全满足控制要求。
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