三相六拍步进电机FX2NPLC控制汇编
用FX2NPLC主机控制三相步进电动机的方法
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收 稿 日期 ：２ ０ — ４ ０ ０ ７０ — ８
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【 ａ ）传 动 简 图
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Ａ Ｃ Ｄ Ｂ ｄｍｍ） （ ） 电机 运 行 频 率
关键 词 ：三相 步进 电动 机 ；可编程 控制 器 （Ｌ ；控 制 Ｐ Ｃ）
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ — ６ ３ （０ ７ ０ — ４ － ２ Ｐ３ ０ ２ ６ ７ ２ ０ ） ４ １０ ０
０ 引 言
早期 的可 编程 控制 器 没 有高 速脉 冲输 出功能 ，没 有 高速 计数 功能 。输 出脉 冲的频 率 比较 低 。难 以满 足控 制
化至 ５ ０ ｚ ０ Ｈ
Ｆ Ｎ 系 列 可编 程 控 制 器 的输 出有 三种 形 式 ：晶体 Ｘ２ 管 输 出 、可 控 硅 输 出 和 继 电 器 输 出 。控 制 步 进 电动 机 时 。 能采 用 晶体 管输 出型 。Ｆ Ｎ 系 列 可编 程控 制 器 只 Ｘ２
三菱FX2N系列PLC的步进指令
2019/6/17
2019/6/17
图4.4 状态编程的模板
14
4.2.2 单流程SFC与步进梯形图编程 3
（1）状态编程规则
每个状态具有三个功能：
驱动负载
指定转移方向
指定转移条件
后两个功能是必不可少的，没有负载的状态就不必进行
负载驱动。抽出S21状态来看的图4.4（驱动负载Y002，后用
梯形图和指令表。
（1）STL接点（或称步进接点）的左端总是与梯形图
左母线相连，而与其右端相连的接点要用LD或LDI指令
，如图4.2（c）中的“16 LD X004”、”20 LDI X001”等
。也就是说，步进阶梯指令STL有建立子母线的功能，
当某个状态被激活时，步进梯形图上的母线就移到子母
线上，所有操作均在子母线上进行。由此可见，步进指
4.2.2 单流程SFC与步进梯形图编程 1
时复位。同样，当状态S21有效时，若转移条件X002接 通，将从S21转移到S22，转移完成，S21同时复位。依 次类推，直至最后一个状态。
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图4.3 单流程的SFC编程
13
4.2.2 单流程SFC与步进梯形图编程 2
2．步进梯形图程序设计 在梯形图中引入步进接点和步进返回指令后，就可从 SFC图转换成相应的步进梯形图和指令表。从图4.3抽 出一有代表性的状态S21，其相应的SFC、步进梯形图 和指令表，如图4.4（a）～（c）所示。比较它们之间 的关系，提供了一个从SFC转换成步进梯形图和指令表 的模板。
三相六拍步进电机FX2NPLC控制综述
电气工程学院课程设计说明书设计题目：系别：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC课程设计基层教学单位：电气工程及自动化系指导教师：说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科摘要PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
本设计是用PLC做三相六拍步进电机的控制核心，用按钮开关来实现对步进电机正、反转运行控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
其次可以通过对按钮的控制来实现对高、低速度的切换控制。
关键词：PLC控制三相六拍正反转运行高低速运行目录封皮 (1)任务书 (2)摘要 (3)目录 (4)第一章三相六拍步进电机的PLC控制及要求 (5)1.1步进电机的工作原理 (5)1.2三相六拍步进电机控制要求 (5)1.3 步进电机的驱动 (6)第二章参数选择 (7)2.1 三相六拍步进电机的参数选择 (7)2.2 PLC的选择 (7)2.3 功率放大电路参数选择 (7)第三章整体设计 (7)3.1 PLC的I/O端口分配表 (7)3.2 硬件接线图 (8)3.3 程序流程图 (8)3.4 状态转移图 (9)3.5 步进梯形图 (10)3.6 时序图 (12)总结 (13)参考文献 (14)评审意见表 (15)第一章三相六拍步进电机的PLC控制及要求1．1步进电机的工作原理电机的定子上有六个均布的磁极，其夹角是60º。
各磁极上套有线圈，连成A、B、C三相绕组。
转子上均布40个小齿。
所以每个齿的齿距为θE=360º/40=9º，而定子每个磁极的极弧上也有5个小齿，且定子和转子的齿距和齿宽均相同。
PLC课程设计三相六拍步进电机
一、课题内容用PLC控制三相六拍步进电机，其控制要求如下：1．三相步进电动机有三个绕组：A、B、C，正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A2．要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
3．具有两种转速：1号开关合上，则转过一个步距角需0.5秒。
2号开关合上，则转过一个步距角需0.05秒。
二、课题要求1．根据题意，I/O编址，编制控制程序。
并对梯形图程序加以说明。
2．完成课程设计说明书。
三、课题设计3.1分析工艺流程本课题要求步进电机是三相六拍运行三相六拍正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA三相六拍反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB所以我们可以根据通电的顺序，给相应的相序分配相应的地址，按照控制的要求我们就可以给出相应的控制程序。
该控制系统的控制原理图如下图3-1：所以由以上控制系统的要求可以给出控制系统的程序流程图3-2:图3-2 程序控制流程图3.2控制系统的I/O及地址分配本控制系统的输入/输出信号的名称，代码及地址编号如下表3-1：表3-1 控制系统的输入/输出信号的名称，代码及地址编号3.3外端子接线图分析上述要求可以知道，该控制系统有6个输入，3个输出，根据以上具体控制要求可以给出PLC的外端子接线图如下图3-3：3.4梯形图程序设计3.5梯形图程序说明梯形图以指令的形成储存在可编程控制器的用户程序存储器中，梯形图与下面的4条指令对应，“；”之后是该指令的注解。
LD X000 ；接在左侧母线上的X000的常开触点。
OR Y000 ；与X00O的常开触点并联的Y000的常开触点。
ANI X001 ；与并联电路串联的X001的常闭触点。
OUT Y000 ；Y000的线圈。
在输入处理阶段，CPU将SB1，SB2的常开触点的状态读入相应的输入映像寄存器，外部触点接通时存入寄存器的是二进制数“1”，反之存入“0”。
步进电机的三菱PLC控制.【范本模板】
摘要:设计一种基于PLC的步进电机控制系统，通过微型变速箱将步进电机角位移转化为直线位移, 进而带动直线伸缩机构运行。
该系统结构简单、性能稳定、经济价值和使用效果突出，能够满足毫米级精确位移的使用需求.关键词：PLC; 步进电机; 驱动器；脉冲；方向。
目录第1章绪论 01.1 设计背景 01。
2 系统设计的任务 (2)1。
3 本章小结 (2)第2章步进电机及PLC简介 (3)2。
1 步进电机简介 (3)2。
2 PLC的发展概述 (7)2.3 PLC技术在步进电机控制中的应用 (7)2。
4 本章小结 (9)第3章PLC控制步进电机工作方式的选择 (10)3.1 常见的步进电机的工作方式 (10)3。
2 步进电机控制原理 (11)3.3 PLC控制步进电机的方法 (11)3。
4 PLC控制步进电机的设计思路 (12)3.5 本章小结 (14)第4章FX2N控制步进电机硬件设计 (15)4.1 三菱FX2nPLC的介绍 (15)4。
2 步进电机的选择 (17)4.3 步进电机驱动电路设计 (19)4.4 PLC驱动步进电机 (20)4。
5步进电机驱动器的使用说明 (21)4.6 I/O接线图 (23)4.7 本章小结 (24)第5章控制系统的程序设计 (25)5.0 本设计相关指令介绍 (25)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录 (33)第1章绪论1.1 设计背景步进电动机已成为除直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机,传统电动机作为机电能量转换装置,在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用.可是在人类社会进入自动化时代的今天，传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。
为适应这些要求，发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统，其中较有自己特点，且应用十分广泛的一类便是步进电动机。
步进电动机的发展与计算机工业密切相关。
自从步进电动机在计算机外围设备中取代小型直流电动机以后,使其设备的性能提高,很快地促进了步进电动机的发展。
三相六拍步进电机PLC控制设计和调试
《机电一体化系统设计》课程设计三相六拍步进电机PLC控制设计和调试的设计目录第一章绪论 (2)1.1研究的现状 (2)1.2PLC控制步进电机发展的趋势 (3)1.3本设计的目的、意义 (3)1.4小结 (3)第二章三相六拍步进电机的PLC控制和要求 (3)2.1可编程控制器的工作原理 (3)2．2步进电机的工作原理及其控制要求 (5)2.2.1工作原理 (5)2.2.2控制要求 (6)2.2.3步距角的细分 (7)2．3PLC控制系统所需I/O点数的确定和存储器容量的估算 (7)2．4PLC控制系统所需机型的选择 (8)2．5PLC控制系统的设计思想 (8)第三章实验调试和结果分析 (9)3.1PLC控制系统中I/O端子接线图及I/O地址分配表 (9)3.1.1 步进电机I/O分配表 (9)3.1.2 I/O端子接线图 (9)3.1.3 步进电机控制流程图 (9)3.2梯形图 (9)3.3指令语句表 (9)3.4实验的时序图 (9)3.5实验调试中遇到的问题及解决方案 (9)3.6小结 (10)第四章．论文总结及展望 (10)4.1论文总结 (10)4.2工作展望 (11)致谢 (12)参考文献 (12)摘要充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。
本设计是用PLC做三相六拍步进电机的控制核心，用按钮开关的通断来实现对步进电机正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
其次可以通过对按钮的控制来实现对高、中、低速度的控制。
关键词：PLC控制三相六拍步进电机电机正反转第一章绪论1.1研究的现状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。
用DECO指令编程控制三相步进电机
用DECO指令编程控制三相步进电机，要求如下：
（1）按照三相六拍方式自动运行，每步间隔时间是2秒。
（2）触摸屏上能实现步进电机的正转，反转和停止。
能显示正转反转的步数。
无论哪个方向当步数是1000时都要停机。
（3）在试卷上画出PLC的I/O分配图、PLC的梯形图和触摸屏的画面。
三相六拍：正转A→AB→B→BC→C→CA （重复）。
Y0-Y0Y1-Y1-Y1Y2-Y2-Y2Y0 H1-H3-H2-H6-H4-H5
两相四拍：正转A+A-→B+B-→A-A+→B-B+重复，Y0Y4→Y1Y5→Y2Y6→Y3Y7 H11-H22-H44-H88 触摸屏使用步骤=打开软件EasyManager选好通讯口COM1或COM2→EB新建→MT510。
编辑→系统参数→PLC机型选Fx2n。
→建立操作面板、元件、灯、数、标注等→保存文件→工具→编译
回到Easymanager主界面→√Direct Online-Simulator.; →PLC运行状态，不监控; →Online-Simulator,打开编译文件。
IO分配：X0正转X1反转Y0 A相Y1 B相Y2 C相。
PLC控制三相步进电动机
1任务分析1.1分析控制对象三相步进电动机是一种将电脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。
步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其转速与单位时间内输入的脉冲数（脉冲频率）成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。
所以只要控制指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电相序，便可控制步进电机的输出位移量、速度和转向。
步进电机具有较好的控制性能，其启动、停车、反转及其它任何运行方式改变，都在少数脉冲内完成，且可获得较高的控制精度，因而得到了广泛的应用。
1.2三相步进电机的控制要求三相的控制要求如下：○1能对三相步进电动机的转速进行控制；○2可实现对三相步进电动机的正反转控制；○3能对三相步进电动机的步数进行控制；2方案设计在步进电动机控制系统中，步进电动机作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差的特点，广泛应用于各种控制中，其控制主要有开环、半闭环、闭环控制。
方案一：开环控制系统图2.1 开环步进电动机控制系统框图开环控制系统没有使用位置、速度检测装置及反馈装置，因此具有结构简单、使用方便、可靠性高、制造成本低等优点。
另外，步进电动机受控于脉冲量，它比直流电机或交流电机组成的开环精度高，适用于精度要求不太高的机电一体化伺服传动系统。
方案二：半闭环控制系统图2.2 半闭环步进电动机控制系统框图半闭环控制系统调试比较方便，并且具有很好的稳定性，不过精度不太高，较少使用。
方案三：闭环控制系统图2.3 闭环步进电动机控制系统框图闭环控制系统定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。
综合三种方案，根据步进电动机的特点，从制造成本与系统结构复杂程度考虑，本设计采用方案一，在开环控制系统中，用PLC控制三相步进电动机。
3 步进电动机的选择现在比较常用的步进电机包括反应式步进电动机，永磁性步进电动机，混合式步进电动机和单相式步进电动机。
永磁式步进电动机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电动机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。
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电气工程学院课程设计说明书
设计题目：
系别：
年级专业：
学号：
学生姓名：
指导教师：
电气工程学院《课程设计》任务书
课程名称：电气控制与PLC课程设计
基层教学单位：电气工程及自动化系指导教师：
说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科
摘要
PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
本设计是用PLC做三相六拍步进电机的控制核心，用按钮开关来实现对步进电机正、反转运行控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
其次可以通过对按钮的控制来实现对高、低速度的切换控制。
关键词：PLC控制三相六拍正反转运行高低速运行
目录
封皮 (1)
任务书 (2)
摘要 (3)
目录 (4)
第一章三相六拍步进电机的PLC控制及要求 (5)
1.1步进电机的工作原理 (5)
1.2三相六拍步进电机控制要求 (5)
1.3 步进电机的驱动 (6)
第二章参数选择 (7)
2.1 三相六拍步进电机的参数选择 (7)
2.2 PLC的选择 (7)
2.3 功率放大电路参数选择 (7)
第三章整体设计 (7)
3.1 PLC的I/O端口分配表 (7)
3.2 硬件接线图 (8)
3.3 程序流程图 (8)
3.4 状态转移图 (9)
3.5 步进梯形图 (10)
3.6 时序图 (12)
总结 (13)
参考文献 (14)
评审意见表 (15)
第一章三相六拍步进电机的PLC控制及要求
1．1步进电机的工作原理
电机的定子上有六个均布的磁极，其夹角是60º。
各磁极上套有线圈，连成A、B、C三相绕组。
转子上均布40个小齿。
所以每个齿的齿距为θE=360º/40=9º，而定子每个磁极的极弧上也有5个小齿，且定子和转子的齿距和齿宽均相同。
由于定子和转子的小齿数目分别是30和40，其比值是一分数，这就产生了所谓的齿错位的情况。
若以A相磁极小齿和转子的小齿对齐，那么B相和C相磁极的齿就会分别和转子齿相错三分之一的齿距，即3º。
因此，B、C极下的磁阻比A磁极下的磁阻大。
若给B相通电，B相绕组产生定子磁场，其磁力线穿越B相磁极，并力图按磁阻最小的路径闭合，这就使转子受到反应转矩（磁阻转矩）的作用而转动，直到B磁极上的齿与转子齿对齐，恰好转子转过3º；此时A、C磁极下的齿又分别与转子齿错开三分之一齿距。
接着停止对B相绕组通电，而改为C相绕组通电，同理受反应转矩的作用，转子按顺时针方向再转过3º。
依次类推，当三相绕组按A→B→C→A顺序循环通电时，转子会按顺时针方向，以每个通电脉冲转动3º的规律步进式转动起来。
若改变通电顺序，按A→C→B→A顺序循环通电，则转子就按逆时针方向以每个通电脉冲转动3º的规律转动。
因为每一瞬间只有一相绕组通电，并且按三种通电状态循环通电，故称为单三拍运行方式。
单三拍运行时的步矩角θb为30º。
三相步进电动机还有两种通电方式，它们分别是双三拍运行，即按AB→BC→CA→AB顺序循环通电的方式，以及单、双六拍运行，即按A→AB→B→BC→C→CA→A顺序循环通电的方式。
1.2三相六拍步进电机控制要求
1.2.1三相六拍步进电机的正、反转
正转：A→AB→B→BC→C→CA→A
反转：A→AC→C→CB→B→BA→A
1.2.2三相六拍步进电机运行状态的开关控制
（1）按下正转启动按钮电机实现正转低速运行
（2）按下反转启动按钮电机实现反转低速运行
（3）按下停止按钮电机实现停车
（4）正、反转运行时，可通过按下高、低速按钮实现电机的高、低速运行切换（5）正、反转启动按钮切换无须经过停车步骤
1.3 步进电机的驱动
步进电动机不能直接接到工频交流或直流电源上工作，而必须使用专用的步进电动机驱动器，如下图所示，它由脉冲发生控制单元（PLC内）、功率放大单元等组成。
步进电机的驱动
功率放大电路（如下图所示）
设计功率放大电路采用N沟道MOSFET，因为PLC输出端接直流电压为12V，电流
为数十mA级，而MOSFET触发栅源电压为12V左右，所以要在MOSFET栅极串接电阻，使其高电平信号到来时达到触发电压范围时，不至于电压过大损坏器件。
绕组为三相直流步进电机的绕组，当脉冲信号为高电平时， MOSFET触发，漏源极导通，绕组两端为步进电机额定电压，使绕组得电，电机运行。
当脉冲信号为低电平时，MOSFET 不导通，绕组不得电，电机停止。
在绕组两端所加的电阻和二极管起到在低电平时对绕组上能量的泄放作用。
第二章参数选择
2.1 三相六拍步进电机的参数选择
本设计选择三相直流步进电机，额定电压24V,额定电流1.39A功率20W，电机转速1800r/min,电机扭矩1.08KG*CM,安装尺寸 60*60，轴径8mm。
2.2 PLC的选择
本设计采用三菱FX2N-16MR PLC
2.3 功率放大电路参数选择
本设计选用IRF540N 100V 33A MOSFET作为功率器件，R1=300Ω,R2=1KΩ。
第三章整体设计
3.1 PLC的I/O端口分配表
DC 24V
3.3 程序流程图
S10
3.5 步进梯形图
3.6 时序图
3.6.1 正转低速运行
3.6.2 反转低速运行
总结
本次课程设计的内容是三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试，针对现在的PLC技术，实现一些设计。
还应该加强PLC语句的练习，要能够运用自如。
此外还应掌握PLC的外部接线方法。
通过不懈的努力，得到了一系列可靠的实验数据。
但是在这次课程设计过程中也遇到了不少的问题和困难，例如对功率放大电路设计时如何对参数进行选择。
还有很重要的一点就是对基础知识不够扎实，使得设计进度缓慢，必须不断的在书本上学习新的知识来弥补不足等。
但幸运的是，随着课程设计的逐步进行，对种种问题进行了研究解决，最终才获得了预期的研究成果。
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，需要精通PLC 本身的编程语言梯形图、语句表语言。
这次课程设计对我们而言是对所学课程内容掌握情况的一次自我验证，对所学知识的综合应用能力检验，它培养和训练了我们的编程以及调试能力，进而提高了我们对学习和应用相关专业知识的兴趣。
通过本次设计我们的能力得到了锻炼，因而有着极其重要的意义。
参考文献
1、漆汉宏主编·《PLC电气控制技术》·（第二版）机械工业出版社，出版年：2008
2、王兆安刘进军主编·《电力电子技术》·（第五版）机械工业出版社，出版年：2009
3、康华光主编·《电子技术基础模拟部分》·（第五版）高等教育出版社，出版年：2008
电气工程学院课程设计评审意见表。