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基于PLC的电机软起动控制

摘要

交流异步电动机由于结构简单、维护方便、价格便宜，广泛地作为电气传动主要的原动力。在电机的起动控制中，我们常用的有全压直接起动和降压起动两种方式。近年来，由于变频及软起动技术的发展，解决了电机控制中存在的一些难题，特别是软起动技术在解决大、中容量的电机起动问题中有着卓越的功能，可以说是替代传统起动方式，是降压起动的一项新技术。在直接起动方式下，起动电流是额定电流的4～7倍，起动转矩是额定转矩的0.5～1.5倍。这些特点使得电动机带负载起动的能力下降，容易发生过载损坏。同时过大的起动电流也会给供电电网带来很大的电流冲击，影响电网的其他用电设备的正常运行。因此，为提高电动机与电网的运行质量，经常采用软起动器装置来改善电动机的起动性能。

在现场的实时监控时，PLC 往往有一些多余的输入和输出点可以利用，因此越来越多的工业控制系统采用PLC作为控制核心。本文介绍一种基于PLC的电动机的软起动器的硬件和软件结构，这样就可以在原有的控制系统的基础上自行设计一个高性能的软起动器。

关键词：异步电动机，软起动器，电动机起动特性，PLC控制

Abstract

Ac induction motor is simple in structure, convenient in maintenance due, cheap price, widely as electrical transmission main driving force. Starting in motor control, we are full of direct starting and step-down start in two ways. In recent years, due to the frequency and soft starter, solve the technical development of motor control of some problems, particularly soft starter, in solving technical problems of motor starter capacity has excellent function, can say is to replace the traditional way, is starting a step-down start of new technology. In direct starting mode, starting current is rated current of the 4～7 times, starting torque is rated torque of 0.5～1.5 times. These characteristics make motor starting with load capacity, easy occurrence overload damage. While big starting current power grid will also give a current of electricity and other normal operation of the equipment. Therefore, in order to improve the quality of electric motors and operation, often use soft starter device to improve the performance of motor starter.

In the field of the real-time monitoring, PLC tend to have some extra input and output point can use, so more and more of the industrial control system, PLC as control core. This paper describes a method based on PLC motor soft starter of the hardware and software structure, which can in the original control system based on the design of a high-performance soft starter.

Key Words: induction motor，soft starter，motor starting characteristics，PLC control

摘要........................................................... I Abstract.......................................................... II 1 绪论 (1)

1.1 课程研究的目的意义 (1)

1.2 相关技术国内外研究现状 (1)

1.3 本文主要研究内容 (1)

2 电机软起动的基本原理及控制方案研究 (3)

2.1 异步电动机传统起动方式 (3)

2.1.1 直接起动 (3)

2.1.2 定子串电阻或电抗减压起动 (3)

2.1.3 星形-三角形转换减压起动 (3)

2.1.4 自耦变压器减压起动 (3)

2.2 异步电动机软起动方式 (4)

2.2.1 限流软起动 (4)

2.2.2 电压双斜坡软起动 (5)

2.2.3 突跳软起动 (5)

2.3 软起动技术的优点 (6)

2.4 三相异步电动机的等效电路 (7)

2.5 系统总体设计 (9)

2.5.1 电动机软起动原理分析 (9)

2.5.2 电动机软起动方式与控制策略 (10)

3 软起动控制器硬件设计 (12)

3.1 主电路的设计 (12)

3.2 控制电路硬件设计 (15)

3.2.1 主控制器的选择 (15)

3.2.2 信号检测电路设计 (16)

3.2.3 保护电路设计 (18)

3.3 触发电路设计 (19)

3.3.1 TC787逻辑电路 (19)

3.3.2 基于TC787模拟触发电路的工作原理 (20)

3.4 旁路控制回路设计 (21)

3.5 本质安全先导电路 (22)

4 软起动控制器软件设计 (23)

4.1 系统的主程序 (23)

4.1.1 系统初始化与自检 (23)

4.1.2 A/D采样控制程序 (25)

4.1.3 系统运行部分程序设计 (26)

4.2 模糊控制软起动程序设计 (26)

4.2.1 模糊PLC的程序设计 (26)

4.2.2 模糊控制限流起动程序设计 (29)

4.3 软件抗干扰 (30)

5 总结与展望 (31)

5.1 总结 (31)

5.2 展望 (31)

致谢 (32)

参考文献 (33)

附录英中翻译 (35)

1.1英文原文 (35)

1.2中文翻译 (41)

1 绪论

1.1 课程研究的目的意义

交流异步电机由于运行可靠、价格低廉等因素被广泛应用。然而，在不采取任何起动保护措施的情况下，实施全压起动时，电动机的起动电流可达额定电流的4～7倍，并且电动机转速在很短时间内由零上升到额定转速。此瞬间内过大的转矩冲击和过大的起动电流，不仅会使电动机严重发热，降低使用寿命，同时也会造成电网电压大幅度下降，影响其他用电设备的正常运行。因此，当大功率的交流电动机起动，需采用专门的起动设备来完成起动工作。

为了解决电动机直接起动时电流过大问题，人们采用了各种降压起动方法。比较传统而且应用较普遍的有自耦变压器降压起动、串电抗器起动、Y／△转换起动、延边三角形起动。但它们只是缩短了大电流冲击的时间，并未从实质上解决问题，而且这些起动设备还存在一些固有的缺点，如对负载的适应能力差、起动电流不连续、触点继电控制、维修工作量大以及浪费能源等。

随着电力电子技术和微机控制技术的发展，国内外相继研制出一系列电子软起动控制设备，用于交流电动机的起动控制。与传统的交流电动机起动设备相比，电子式软起动器具有结构简单、无触点、无噪音、体积小、重量轻、起动电流及起动时间可控、起动过程平滑等优点，同时具备完善的电机保护功能。电子软起动是通过控制晶闸管的导通角，使电动机端电压渐增，起动电流得到控制。

1.2 相关技术国内外研究现状

目前，国内的电动机软起动控制器还没有成熟的产品出现，国外如AB公司（美国）虽然有这种产品，但在国内市场的价格较高，不利于国内应用这种先进技术产品。所以，国内急需开发具有自主知识产权并且性能先进的电动机软起动控制器。国内的各企业、高校和科研单位也一直在进行着软起动系统的研制工作。已有的产品多为单一功能或少功能的系统，具有较多集成功能的产品到目前为止仍没有出现。

1.3 本文主要研究内容

本课题目的在于研制基于PLC的交流电动机软起动控制器。该控制器不仅

可以实现电动机的软起动过程，而且将实现电动机的多种保护功能。并可降低对电网中运行设备的影响。

本课题研究的主要内容包括软起动控制器的工作原理、软起动控制器的硬件实现和软起动控制器算法及软件实现。

2 电机软起动的基本原理及控制方案研究

2.1 异步电动机传统起动方式

2.1.1 直接起动

直接起动就是将电动机的定子绕组直接加上额定电压起动，其起动电流虽大，但起动时间短，电流随转子转速增加很快减小，只要不过于频繁，不至于引起电动机过热，如果电源的容量又足够大，电源的额定电流远大于电动机的起动电流，也不会引起供电电压的明显下降，因此以上条件满足时，只要起动转矩满足要求，即可以采用直接起动。

2.1.2 定子串电阻或电抗减压起动

定子串电阻或电抗起动时，电动机通过起动电阻或起动电抗接至电源。定子电流在起动电阻或起动电抗上产生电压降，使得电动机的定子电压降低，从而减小起动电流，起动后，用开关切除电阻或电抗。

由于电动机的起动电流正比与定子电压，而起动转矩正比于定子端电压的平方，起动时定子电压降低到额定电压的1/K，则起动转矩降低至原来的1/K2，因此该起动方式只能用于空载或轻载的情况。定子串电阻方法起动主要用于低压小功率电动机，定子串电抗起动投资较大，主要用于高压大功率电动机。

2.1.3 星形-三角形转换减压起动

星形—三角形转换起动只适用于正常运行时为三角联结的电动机。起动时，定子绕组先按星形联结，起动后再转换成三角形联结。起动时，电动机首先在星形联结下减压起动，然后待转速上升到接近正常转速时，再换成三角联结，在额定电压下运行。

星形一角形转换减压起动与直接起动相比，电动机的定子线电压相同，相电压和相电流是直接起动时的1/3，起动电流、电源电流和起动转矩都只有直接起动的1/3。其主要缺点是当起动从星形切换到三角形接法时，会出现较大的二次电流和转矩变动，易引起机械和电气应力，导致故障。

2.1.4 自耦变压器减压起动

自耦变压器起动既适用于正常运行时三角联结的电动机，也适用于星形联

结的电动机。起动时，先通过三相自耦变压器将电动机定子电压降低，起动后再将自耦变压器切除，使电动机定子电压恢复到额定值。设自耦变压器原副边降压比为KA，根据自耦变压器上的抽头不同，降压比KA就不同，不同的KA可以满足对不同的起动电流和起动转矩的要求。

与直接起动相比(定子绕组的联结方式相同)，自耦变压器起动的起动电流、定子电压减小至原来的KA倍，电源电流和起动转矩都减小到原来的KA2倍。自耦变压器的变比在一定范围内可调，但是其有限的输出电压变比级数，限制了理想起动电流的选择，并且自耦变压器的造价较高。

综合以上几种传统起动方式可知，它们都不能为电动机提供可以调节的平稳无级加速，无法适应特定的电动机软起动要求，起动电流和起动加速力矩的控制也无法达到特定值以下，不可能完全避免机械及电气冲击。

2.2 异步电动机软起动方式

目前的软起动器一般有以下几种起动方式：

2.2.1 限流软起动

限流软起动即在电动机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值(Im)的软起动方法，如图2.1所示。其输出电压从零开始迅速增长，直到其输出电流达到预先设定的电流限值Im，然后再保持输出电流I＜Im的条件下逐渐升高电压，直到额定电压，使电动机转速逐渐升高，直到额定转速。这种起动方式的优点是起动电流小，且可按需要调整起动电流限值(起动电流的限值必须根据电动机的起动转矩来设定，设置过小，将会使起动失败)，对电网影响小。其缺点是在起动时难以知道起动压降，不能充分利用压降空间，损失起动转矩，起动时间相对较长。限流软起动一般适用于轻载或空载的起动，也适用于起动转矩随着转速的增大而增大的设备，如车床、冲床、风机及水泵等。

图2.1 限流软起动 2.2.2 电压双斜坡软起动

电压斜坡软起动即使输出电压由小到大按照斜坡线性上升，将传统的降压起动变有级为无级，主要用于重载起动。它的缺点是起动转矩小，转矩特性呈抛物线型上升，对起动不利并且起动时间长，对电动机不利。改进的方法是采用双斜坡起动，如图2.2所示，使输出电压先迅速升至U1，U1为电动机起动所需的最小转矩所对应的电压值，然后按设定的速率逐渐升高电压。直到达到额定电压，初始电压及电压升高斜率可根据负载特性调整。这种起动方法的特点是起动电流相对较大，但起动时间相对较短，适用于重载起动的电动机。

图2.2 电压双斜坡软起动 2.2.3 突跳软起动

在起动的瞬间加以突跳，让晶闸管在极短的时间内大角度导通用以克服拖动系统的最大静摩擦力，然后回落，再按原设定的线性上升，进入恒流起动方式，如图2.3。与转矩控制起动一样也是适用于重载起动的场合，所不同的是在起动

t U

的瞬间用突跳转矩，克服拖动系统的静转矩，然后转矩平滑上升，可缩短起动时间。但是，突跳会给电网发送尖脉冲，干扰其它负荷，使用时应特别注意。

图2.3 突跳软起动

考虑到电压双斜坡软起动和突跳起动的局限性，本系统中采用限流软起动。

2.3 软起动技术的优点

软起动是电动机起动的一种新技术，完全取代Y/△起动、自藕变压器起动等传统起动器，广泛应用于工业各领域。软起动器是微处理器和大功率晶闸管相结合的新技术，用微处理器控制晶闸管导通角，从而改变晶闸管的输出电压来达到降压起动的功能，软起动器在电动机控制的应用中有以下优点：

(1)提供灵活的起动方式及优越的起动特性

可提供软起动、带可选突跳起动的软起动、限流起动及双斜坡起动和全压起动等起动方式选择，用户可根据自身要求及系统电网要求来选择相应的起动方式并设置起动参数，以达到最佳的起动效果。

(2) 全功能保护系统

软起动器不仅能提供过载保护，而且可提供各种操作故障状态下的保护，诸如输入／输出缺相、电机堵转、晶闸管短路及失压、过压、短路等保护，其中内置的过载保护功能可省去热继电器，使配电柜内布线更加简单、迅速。此外，不需增加任何传感器或仪表，可读取电机的运行参数，如：电流、电压、功率、千瓦时及运行时间等。除了拥有强大的保护功能之外，软起动还具有故障自诊断功能，大大减少了以往故障查找与检修的时间，节省了人力。

(3) 节能运行

U1 U

随着电机负载率的变化，软起动自适应控制自动调整电机的转速，使电机运行功率因素相应提高，同时降低电机运行时的功率损耗。对经常起动且负载变化频繁的电机，节能效果显著。电机在负载到满载范围内的最高综合节电效果可达损耗的40％左右。

(4) 延长设备使用寿命，提高生产率

电动机的软起动能有效降低起动机械应力，减少对传动元件的机械冲击，在液流系统中能有效消除喘振或液击问题，提高设备利用率，提高生产效率。

2.4 三相异步电动机的等效电路

为了进一步研究三相异步电动机在起动和运行过程中，电压、电流、转矩等变量之间的关系，同时简化计算的复杂程度，很有必要进行三相异步电动机的简化分析。这样就可以更容易理解软起动的控制过程。下面就进行介绍异步电动机的简化电路。三相异步电动机的定子电路和转子电路之间只有磁的联系，并无直接电的联系。如果能用一个等效电路来代替它，则可使三相异步电动机的运行分析更加简单、方便。经过频率和绕组折算，得到三相异步电动机的每相T 型等效电路如图2.4所示。

等效电路中Rs 为定子电阻，Xs 为定子漏电抗，Rr 为归算以后的转子电阻，Xr 为归算以后的转子漏电抗，Rm 为定子铁心损耗所对应的等效电阻，Xm 为励磁电抗。图中的物理量Us 为定子电压向量，Es 为定子感应电动势向量，E R 为转子感应电动势向量，Is 为定子电流向量，Im 为磁化电流向量，I R 为转子电流向量。

图2.4 异步电动机的T 型等效电路

X /S

由于异步电动机的定子、转子之间有气隙存在，空载电流(流经励磁支路) 相对来说比较大，一般不可以忽略。但是为了简化计算，可以把励磁支路移到等效电路的输入端，从而变成简化等效电路。图2.5为三相异步电动机的简化等效电路。

当然，利用简化等效电路计算的结果会有一定的误差，但是对于一般容量不太小的异步电动机而言，这种误差是不大的，因此能满足工程上所要求的精度。为了研究异步电动机的起动和运行时电压、电流、转矩等变量的关系，从三相异步电动机的运行状态和生产机械的负载转矩特性出发。

图2.5 异步电动机简化等效电路

由异步电动机简化等效电路可以求出三相异步电动机机械特性的数学表达式：

])()[(23222X X R R R U n T R

s r s r s

p e S f S +++=π （2-1）其中n P 为磁极对数，f 为电源频率。

起动时，转子转速为0，转差率s=l ，此时的机械特性表达式为：

])()[(23222

X X R R R U n T R s r s r s p st f +++=π （2-2）

因为电动机起动时，(Rs+Rr)+j(Xs+Xr)要比(Rm+jXm)小很多，所以简化等效电路的等效电阻抗为：

X /S U S

22)()(X X R R Z R s r s k +++≈ （2-3）

可以求得异步电动机起动电流为： ()22)(X X R R U Z U I R s r s s k s st +++== （2-4）

由式(2-2)、式(2-4)可知，在转速或转差率一定时，起动转矩与定子两端电压Us 平方成正比，起动电流Ist 与定子两端电压Us 成正比。同时电动机定子、转子漏抗在电动机起动时，由于定子、转子电流比额定电流大很多，使得漏磁路中的铁磁部分发生饱和，引起总的漏磁路磁阻变大，从而Xs 和X R 变小，Z K 变小，起动转矩Tst 与起动电流Ist 变大。因此当电动机起动时，如果将电压直接加到定子两端，将产生极大的冲击转矩和冲击电流，对设备很不利。所以采取降低定子两端电压的方法，但是起动电流按比例减小，起动转矩按平方减小。软起动器就是根据该原理进行设计的，采用的是晶闸管交流调压电路，降低加在定子两端的电压，从而减小起动电流。然后逐渐升高电压值，使异步电动机平稳起动。

2.5 系统总体设计

2.5.1 电动机软起动原理分析

起动是交流异步电动机的一种特殊运行状态，首先必须满足生产工艺的要求，同时还要使电动机能够合理运行。对其起动性能的要求主要是：(1)具有足够大的起动转矩，以保证生产机械能够正常起动；(2)在保证一定大小的起动转矩的前提下，电动机的起动电流越小越好；(3)起动设备力求结构简单，操作方便；(4)起动过程的能量损耗越小越好。

2.5.1.1 软起动主回路选择

评价异步电动机的起动性能主要看它的起动转矩和起动电流。一般都希望在起动电流比较小的情况下，能得到较大的起动转矩。通过对电动机起动过程分析，其转矩近似与定子电压的平方成正比，电动机的定子电压又和电流成正比。使得电动机的起动转矩和初始电流可以通过调节定子电压的控制方式来实现，可以满足不同的负载起动特性。根据以上分析，在设计时采用晶闸管调压电路作为软起动主回路。

2.5.1.2 晶闸管调压电路原理

在交流供电电源和电机之间接入晶闸管调压电路。把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过改变晶闸管的导通角来达到改变电机两端电压的目的。采用晶闸管电路调压有两种方式：一种是相控调压，即利用加到晶闸管的门极脉冲相位的改变来调整输出电压：另一种是斩波调压，即利用改变元件占空比来改变出端电压的有效值。本系统采用的是晶闸管相控调压方式。

2.5.2 电动机软起动方式与控制策略

2.5.2.1 晶闸管交流调压软起动模式

晶闸管交流调压软起动拥有多种起动模式，其目的都是在满足负载转矩需求的前提下，降低起动电流，提供足够的加速转矩，实现带有负载的电动机平滑加速到额定值。本系统采用限流软起动模式。

限流起动就是在电动机的起动过程中限制起动电流不超过某一设定值的软起动方式。起动电流及起动时间均可在一定范围内预先调定。当限制起动电流时，一般采用此方式。它主要用于轻载起动的负载(或空载起动)。其输出电压从零开始迅速增长，直到其输出电流达到预先设定的电流限值，然后在保持输出电流的条件下逐渐升高电压，直到额定电压，使电动机转速逐渐升高，直到额定转速。该起动方式的优点是起动电流小，且可根据需要整定(起动电流限值必须根据电动机的起动转矩来设定，设定过小将会使起动失败或烧毁电动机)，对电网影响小等。

限流软起动控制模块内部模型如图2.6所示，输入的电流反馈信号和限流给定值iref通过加法器进行比较，电流偏差经过滞环比较(Relay),若反馈信号大于给定值，输出为0，反之则输出为1。电压上升速率控制值uincr与滞环输出相乘后，通过积分环节，产生一个其值由0按上升斜率为其乘积值线性递增的信号，乘积值为0时，积分环节输出即保持原有值不变。起动电压起始给定值uini和积分输出值比较，偏差经饱和环节(Saturation)限制输出值范围，送至输出端。uini 和饱和输出范围的取值都表示触发角a的大小。

图2.6 限流软起动控制模块

2.5.2.2 限流起动原理与策略

(1) 限流起动原理

由异步电动机等效电路可知，起动时，s=1，Zm 较Z k 大很多，忽略励磁电流时，视Zm 开路，则

Is=-I R (2-5)

由式(2-1)可以推出起动转矩TST 与定子每相电流IST 的关系为：

N T ST =??????T T N ST 2× S N (2-6)

式中 T N —为电动机的额定电磁转矩；

I N —为异步电机的每相额定电流；

S N —为异步电机的额定转差率。

通常电机的S N 很小，因此若要获得较大的T ST ，必须有较大的起动电流倍数。限流起动时，若限流值较大，则此时电机的起动转矩T ST 也很大，因此电机达到稳定转速的时间就越短，起动就越迅速。所以限流起动方式，为保证有一定的起动转矩的同时又防止电流冲击，限流值的大小要合理选取。

(2) 限流起动控制策略

限流起动时，要求控制电机起动时的电流为某一恒值，模糊控制器一直投入系统运行，自动调节，使起动前期的定子电流稳定在给定的电流值上起动，直到晶闸管完全导通，起动完毕，电流回复到稳定的额定值上。

3 软起动控制器硬件设计

本软起动器硬件结构整体框图见图3.1，采用晶闸管反并联构成三相交流调压主回路，以PLC及外围电路构成控制器系统，通过控制晶闸管的触发角，调节晶闸管的开通时间，从而调节输出电压，使得起动电流缓慢上升。起动过程中引入电流负反馈控制，使起动电流按照一定的速度上升到设定值，从而实现电机平稳起动。电流负反馈的作用还表现在如果一旦出现电压波动情况，这时就可以通过调节晶闸管的导通角来调整电机的端电压，保证起动电流稳定，进而保证电机正常起动。而对于不同负载下电机的不同起动要求，可以无级调整起动电流设定值，改变电机的起动时间来达到最佳起动时间控制的目的。

3.1 系统硬件结构图

3.1 主电路的设计

软起动系统采用晶闸管调压原理完成软起动器的各项功能。将六个反并联的晶闸管分别串联在Y接法的电机三相线圈上，主电路中每相都由两只晶闸管反并联构成，可控硅的导通角由移相触发电路控制，从而实现对电动机起动电流的限制。因此本系统也采用此典型的调压电路，设计的控制系统主回路硬件电路

如图3.2所示。其中所有晶闸管两端并联的开关K 是互锁的(同时关闭或打开)，开关工作情祝如下：

电机软起动开始时开关K 都处于断开状态，当起动完毕时所有的开关K 闭合，也就是说起动完毕后软起动器退出运行，软停机开始时开关K 又断开，软起动器又投入停机运行，如此重复。实际系统中用微机控制的一个三相旁路接触器来实现开关K 的功能。

图3.2 主回路硬件电路

1. 晶闸管参数的选择

从主回路图中可知，晶闸管单元由6只单向晶闸管两两反向并联，串接于电动机的三相供电线路上。通过调节晶闸管的触发角α，从而控制导通角θ，就可调节输出电压，从而控制电动机的起动运行过程，达到节能降耗的目的。

(1) 晶闸管额定电压选择

在选择晶闸管时，必须认真考虑其参数特性，由于晶闸管工作时可能会遇到过高的瞬时过电压，为了确保管子安全运行，所选晶闸管应留有一定的功率裕量，其额定电压为正常电压峰值1.5～3倍。电动机为660V 三相电动机，晶闸管的额定电压U R 由式（3-1）决定。 2799~13996602)3~5.1()3~5.1(=??==U U R R V (3-1)

(2) 通态额定电流 K K

K A 相 B 相 C 相 M

装置设计控制的电动机为660V ／50KW ，其额定电流为(取COSφ为0.85)

2.5585.066031050cos 33

=???=?=?U P I R (3-2)

电动机在起动过程中，起动电流可以高达额定电流的4～7倍，这就要求晶闸管的额定通态电流为：

4.386~8.220)7~4(==I I R R (3-3)

在选择晶闸管时仅仅加大安全裕量是不够的。为了使晶闸管能正常工作而不受损坏，还必须对过电压、过电流等进行适当的保护。

2. 晶闸管的保护

为了保护晶闸管能够正常工作，系统中设置了以下保护措施。

(1) 过电流保护

晶闸管承受过电流的能力较低。若过电流数值较大而切断电路的时间又稍长，刚晶闸管因热容量小会产生热击穿而损坏，因此必须设置过电流保护。在本系统中采用交流断路器作为交流装置的后备保护，采用快速熔断器保护晶闸管的过电流。

(2) 电流上升率di ／dt 的限制

晶闸管在导通的瞬间，电流主要集中于靠近门极的阴极表面较小的区域，局部电流密度很大，然后随时间的增长才逐渐扩大到整个阴极面。此过程大约需几十微秒。若导通同时电流上升率di ／dt 过大，会引起门极附近过热，从而导致PN 结击穿使元件损坏。因此必须把di ／dt 限制在最大允许的范围内。由于本系统中，异步电动机为电感负载，所以电流上升率得到了一定的限制。

(3) 关断过电压保护

晶闸管关断时，PN 结处在阻断状态下，结面相当于一个结电容。当加到晶闸管上的正向电压上升率du ／dt 过大时，会使流过PN 结面的充电电流过大，造成晶闸管的误导通，从而引起较大的浪涌电流，损坏快速熔断器和晶闸管。因此对电压上升率du ／dt 必须予以限制，使之小于晶闸管的断态电压临界上升率。软起动器在每一相晶闸管两端并联RC 阻容吸收回路进行电压上升率的限制。

(4) 温升保护

软起动系统只能在一定的温度下才能正常工作，因为晶闸管功率器件只能在一定的温度下工作，当系统工作在重载情况下，且封闭的环境中，会有很高的温升，超过一定温度会导致器件的过热损坏，因而需要设置温升保护。为了限制系统的温升，防止因温升超过限值而损坏晶闸管器件，必须设置热保护电路。晶闸管软起动装置，其温升保护通常是在主开关的散热器中加入热继电器来实现，本系统即采用此种措施。当发生过热情况时，本系统中设置超过80°时，就有热继电器常开型辅助触点FR闭合，产生过热中断信号，信号输出到PLC控制器中，控制器检测到过热信号就认为是过热故障，进入过热处理，显示过热故障，封锁晶闸管触发脉冲，软起动器不工作，要求解决故障并复位后才能重新工作。

3.2 控制电路硬件设计

软起动器在本质上作为一种交流调压装置，要求实现电机的软起动、停机及保护等多种功能，它的核心是微机控制电路。该部分主要功能就是对各种信号进行数学运算和逻辑判断等处理，控制调压系统中各个部分协调工作。控制电路设计主要包括主控芯片的选择与设计、信号检测电路、保护电路等部分的设计，以下对各部分分别介绍。

3.2.1 主控制器的选择

主控制器是系统的核心控制单元，负责信号检测，实时计算和输出控制等。本系统采用欧姆龙的CQM1可编程控制器作为主控制器。CQM1可编程控制器是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动化技术和通讯技术而发展起来的一种新型工业控制装置。它将传统的继电器控制技术和现代计算机信息处理两者的优点结合起来，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装备。

PLC的硬件系统由基本单元、I/0扩展单元及外部设备组成。图3.3所示为PLC的硬件系统结构框图。

图3.3 PLC 的硬件系统结构框图 3.2.2 信号检测电路设计

软起动控制器的数据检测系统主要包括：漏电信号检测电路、定子电流检测电路等组成，其中漏电流是在电动机起动前进行采集。

(1) 漏电信号检测电路

检测漏电信号的目的是为了监测电动机的绝缘情况，漏电信号检测电路如图3.4所示。

在电动机起动前，采用附加直流+24V 电源对系统绝缘进行检测。+24V 电源经过接触器常闭接点1CJ 、电动机相线、电动机绝缘电阻r 、电阻R100、电源地线构成回路。当附加直流电源通电后，取样电阻R83上的电压信号输入到电压跟随器U11中，在经过U12、U13两级放大，通过A2l 送入到PLC 控制中。

接

收

现场

信号

EPROM …

PLC 机

西门子S 系列PLC控制步进电机进行正反转的方法

1、主程序先正转，等到正转完了就中断，中断中接通个辅助触点（），当闭合，住程序中的反转开始运做。这样子就OK了。 2、用PTO指令让OR 高速脉冲，另一个点如做方向信号，就可以控制正反转了，速度快慢就要控制输出脉冲周期了，周期越短速度越快，如果你速度很快的话请考虑缓慢加速，不然它是启动不了的，如果方向也变的快的话就要还做一个缓慢减速，不然它振动会蛮厉害，而且也会失步。 3、程NETWORK 1 // 用于单段脉冲串操作的主程序（PTO） // 首次扫描时，将映像寄存器位设为低 // 并调用子程序0 LD R 1 CALL SBR_0 NETWORK 1 // 子程序0开始 LD MOVB 16#8D SMB67 // 设置控制字节： // - 选择PTO操作 // - 选择单段操作 // - 选择毫秒增加 // - 设置脉冲计数和周期数值 // - 启用PTO功能 MOVW +500 SMW68 // 将周期设为500毫秒。 MOVD +4 SMD72 // 将脉冲计数设为4次脉冲。 ATCH INT_0 19 // 将中断例行程序0定义为 // 处理PTO完成中断的中断。 ENI // 全局中断启用

PLS 0 // 激活PTO操作，PLS0 =》 MOVB 16#89 SMB67 // 预载控制字节，用于随后的 // 周期改动。 NETWORK 1 // 中断0开始 // 如果当前周期为500毫秒： // 将周期设为1000毫秒，并生成4次脉冲 LDW= SMW68 +500 MOVW +1000 SMW68 PLS 0 CRETI NETWORK 2 // 如果当前周期为1000毫秒： // 将周期设为500毫秒，并生成4次脉冲 LDW= SMW68 +1000 MOVW +500 SMW68 PLS 0序注释艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。如需进一步了解相关PLC产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城。

PLC控制步进电机的实例(图与程序)

PLC控制步进电机的实例(图与程序) ·采用绝对位置控制指令(DRVA)，大致阐述FX1S控制步进电机的方法。由于水平有限，本实例采用非专业述语论述，请勿引用。 ·FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！ ·PLS+，PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-为步进驱动器的方向信号端子。 ·所谓绝对位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。 ·实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。 ·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。) ·说明： ·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能) ·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A点时，D8140的值是3000。此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。 ·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。 ·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！

·把程序中的绝对位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI)： ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。D8140的值为0 ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出)，D8140的值为-6000。 ·一般两相步进电机驱动器端子示意图： ·FREE+，FREE-：脱机信号，步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能，也就是锁住转子不动。而当有脱机信号时解除自锁功能，转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。 ·V+，GND：为驱动器直流电源端子，也有交流供电类型。 ·A+，A-，B+，B-分别接步进电机的两相线圈。

步进电机的三菱PLC控制

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 (1) 1.1 设计背景 (1) 1.2 系统设计的任务 (3) 1.3 本章小结 (3) 第2章步进电机及PLC简介 (4) 2.1 步进电机简介 (4) 2.2 PLC的发展概述 (8) 2.3 PLC技术在步进电机控制中的应用 (8) 2.4 本章小结 (10) 第3章PLC控制步进电机工作方式的选择 (11) 3.1 常见的步进电机的工作方式 (11) 3.2 步进电机控制原理 (12) 3.3 PLC控制步进电机的方法 (12) 3.4 PLC控制步进电机的设计思路 (13)

3.5 本章小结 (15) 第4章FX2N控制步进电机硬件设计 (16) 4.1 三菱FX2nPLC的介绍 (16) 4.2 步进电机的选择 (18) 4.3 步进电机驱动电路设计 (20) 4.4 PLC驱动步进电机 (21) 4.5步进电机驱动器的使用说明 (22) 4.6 I/O接线图 (24) 4.7 本章小结 (25) 第5章控制系统的程序设计 (26) 5.0 本设计相关指令介绍 (26) 结论 (31) 参考文献 (32) 致谢 (33) 附录 (34)

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。另一方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又将作为数控系统执行部件的步进电动机推广应用到其他领域，如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。任何一种产品成熟的过程，基本上都是规格品种逐步统一和简化的过程。现在，步进电动机的发展已归结为单段式结构的磁阻式、混合式和爪极结构的永磁式三类。爪极电机价格便宜，性能指标不高，混合式和磁阻式主要作为高分辨率电动机，由于混合式步进电动机具有控制功率小，运行平稳性较好而逐步处于主导地位。最典型的产品是二相8极50齿的电动机，步距角1.8°／0.9°（全步／半步）；还有五相10极50齿和一些转子100齿的二相和五相步进电动机，五相电动机主要用于运行性能较高的场合。到目前，工业发达国家的磁阻式步进电动机已极少见[1]。步进电动机最大的生产国是日本，如日本伺服公司、东方公司、SANYO DENKI 和MINEBEA及NPM公司等，特别是日本东方公司，无论是电动机性能和外观质量，还是生产手段，都堪称是世界上最好的。现在日本步进电动机年产量（含国外独资公司）近2亿台，德国也是世界上步进电动机生产大国。德国B.L.公司1994年五相混合式步进电动机专利期满后，推出了新的三相混合式步进电动机系列，为定子6极转子50齿结构，配套电流型驱动器，每转步数为200、400、1000、2000、4000、10000和20000，它具有通常的二相和五相步进电动机的分辨率，还可以在此基础上再10细分，分辨率提高10倍，这是一种很好的方案，充分运用了电流型驱动技术的功能，让三相电动机同时具有二相和五相电动机的性能。与此同时，日本伺服公司也推出了他们的三相混合式步进电动机。该公司阪正文博士研制了三种不同的永磁式三相步进电动机，即HB型（混合式）、RM性（定子和混合式

PLC控制步进电机的接法与实例程序

PLC 控制步进电机的接法与实例程序 ·采用绝对位置控制指令(DRVA)，大致阐述FX1S 控制步进电机的方法。由于水平有限，本实例采用非专业述语论述，请勿引用。 ·FX 系列PLC 单元能同时输出两组100KHZ 脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！ ·PLS+，PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-为步进驱动器的方向信号端子。 ·所谓绝对位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。 ·实例动作方式：X0闭合动作到A 点停止，X1闭合动作到B 点停止，接线图与动作位置示

例如左图(距离用脉冲数表示)。 ·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。) ·说明： ·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能) ·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A 点时，D8140的值是3000。此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D 8140的值就是-3000。 ·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。 ·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！ ·把程序中的绝对位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI)： ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。D8140的值为0 ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出)，D8140的值为-6000。 ·一般两相步进电机驱动器端子示意图： ·FREE+，FREE-：脱机信号，步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能，也就是锁住转子不动。而当有脱机信号时解除自锁功能，转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。

PLC控制步进电机的实例(图与程序)教学内容

P L C控制步进电机的实例(图与程序)

·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。) ·说明： ·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能) ·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A点时，D8140的值是3000。此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。 ·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。 ·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！ ·把程序中的绝对位置指令(DRVA)换成相对位置指令(DRVI)： ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X0，则机械正转3000个脉冲停止，也就是停在了原点。D8140的值为0 ·当机械在B点时(假设此时D8140的值是-3000)闭合X1，则机械反转3000个脉冲停止，也就是停在了左边距离B点3000的位置(图中未画出)，D8140的值为-6000。 ·一般两相步进电机驱动器端子示意图： ·FREE+，FREE-：脱机信号，步进电机的没有脉冲信号输入时具有自锁功能，也就是锁住转子不动。而当有脱机信号时解除自锁功能，转子处于自由状态并且不响应步进脉冲。

plc200-步进电机实例

Plc200控制电机这是网上擂台的题目：一台电动机要求在按下起动按钮后，电动机运行10秒，停5秒，重复3次后，电动机自动停止。同时设置有手动停机按钮和过载保护。编写梯形图控制程序。PLC可以随便选用，要有相关说明。注意：要有PLC控制电路和I/O分配表。 1、硬件选择：一台PLC(S7-200)、一个交流接触器Z0（控制电机运行）、2个按钮开关(SB1、SB2)及1个过流继电器(FR)，电路图如下：（不包括粉色虚线框部分） 2、编程：用不同思路，可编出几种不同的控制方案，都可实现该项目要求。（1）、最简单的编程方案，就是选用5个通电延时定时器：其3个定时10秒，用于电机启动运行，另2个定时5秒，使电机停。具体编程也有二种方式，见下图：

上图中的方案一与方案二，同用5个定时器，完成同样的功能。方案一是这样编程：按下启动按钮（I0.0），使断开。在此过程中，M0.0、MO. 2、M0.4都是10秒的导通时间，用它们去控制Q0.7，其彼此间隔时间为5秒（即M0.1、M0.3的通导时间）。?8?1延时?8?1M0.0=1，T101得电开始延时，延时10秒，T101吸合使M0.1=1、M0.0=0，使T101断电，而T102得电开始延时，5秒后T102得电吸合，使M0.2=1，M0.1=0。。。直到T105得电方案二是这样编程：按下启动按钮（I0.0），使 M0.0=1，T101得电开始延时，延时10秒，T101吸合，使T102得电开始延时，延时5秒，T102吸合，使T10 3得电开始延时。。。直至T105得电延时，延时10秒后动作，使M0.0=0，M0. 0=0使T101—T105皆断开，程序结束。用M0.0的常开触点与T101的常闭触点串联，用T102的常开触点与T103的常闭触点串联，用T104的常开触点与T10 5的常闭触点串联，三者再并联后去驱动Q0.7，可达到同样的控制作用，由上图可见，由于编程方法不同，其方案二用的指令比方案一少，显然：方案二优于方案一。（2）、用二个定时器(T101、T102)和一个字节存储器(MB1)编程也可实现同样功能：按下启动按钮，使MB1=0、M0.0=1，M0.0=1使T101得电开始延时，10秒T101 吸合使T102得电吸和，延时5秒，T102吸合，其常闭点断开，使T101、T102 失电断开，T101又得电延时。。。形成振荡器，T102每吸合一次，使MB1加1，

PLC控制步进电机的实例图与程序

P L C控制步进电机的实例(图与程序) ·采用绝对位置控制指令(DRVA)，大致阐述FX1S控制步进电机的方法。由于水平有限，本实例采用非专业述语论述，请勿引用。 ·FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！ ·PLS+，PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-为步进驱动器的方向信号端子。 ·所谓绝对位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。 ·实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。 ·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。) ·说明： ·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能) ·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A点时，D8140的值是3000。此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。 ·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。 ·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！

plc步进电机控制方法攻略程序+图纸

PLC控制步进电机应用实例基于PLC的步进电机运动控制一、步进电机工作原理 1. 步进电机简介步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单 2. 步进电机的运转原理及结构电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A…与齿5相对齐，（A…就是A，齿5就是齿1） 3. 旋转如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力，以下均同）。如B相通电，A，C相不通电时，

齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。如A相通电，B，C相不通电，齿4与A 对齐，转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。步进电机的静态指标术语拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。 4. 步进电动机的特征 1) 运转需要的三要素：控制器、驱动器、步进电动机

PLC控制步进电机的应用案例

PLC 控制步进电机的应用案例1（利用PLSY 指令）任务：利用PLC 作为上位机，控制步进电动机按一定的角度旋转。控制要求：利用PLC 控制步进电机顺时针2周，停5秒，逆时针转1周，停2秒，如此循环进行，按下停止按钮，电机马上停止（电机的轴锁住）。 1、系统接线 PLC 控制旋转步进驱动器，系统选择内部连接方式。 2、I/O 分配 X26——启动按钮，X27——停止按钮；Y1——脉冲输出，Y3——控制方向。 3、细分设置在没有设置细分时，歩距角是1.8 0，也即是200脉冲/转，设置成N 细分后，则是200*N 脉冲/转。假设要求设置5细分，则是1000脉冲/转。 4、编写控制程序控制程序可以用步进指令STL 编写，用PLSY 指令产生脉冲，脉冲由Y1输出，Y3控制方向。 5、脉冲输出指令（PLSY ）的使用 PLSY K1200D1Y0 [S1.] [S2.][D.]X10 Y0 脉冲输出指令PLSY 用来产生指令数量的脉冲。[S1.]用来指定脉冲频率（2~20000Hz ）， [S2.]指定脉冲的个数（16位指令的范围为1~32767，32位指令则为1~2147483647）。如果指定脉冲数为0，则产生无穷多个脉冲。指定脉冲输出完成后，完成标志M8029置1。如上图所示，当X10由ON 变为OFF 时，M8029复位，停止输出脉冲。若X10再次变为ON 则脉冲从头开始输出。注意：PLSY 指令在程序中只能使用一次，适用于晶体管输出类型的PLC 。

6、控制流程图 S0 S20 S21 S22 S23 M8002 X26 启动（M0）正转 M8029 （T0 K50）停5秒 T0 （M1）（Y3）反转 M8029 （T1 K20）停2秒 T1 7、梯形图程序（参考）

PLC控制步进电机正反转

实验名称：步进电机正反转的PLC控制一、实验目的了解步进电机运转的基本原理和步进电机控制系统的基本组成，熟练运用梯形图语言进行编程，掌握用PLC控制系统控制步进电机正反转的方法。二、实验要求 1)通过查找相关资料和教师讲解了解步进电机运转的基本原理和步进电机控制系统的基本组成； 2)以实验室西门子SIMATIC S7-200为硬件设备，认识掌握用PLC控制系统控制步进电机正反转的方法； 3)学习STEP7-Micro/WIN4.0软件，运用梯形图语言进行编程。三、实验设备 1)西门子SIMATIC S7-200 PLC硬件系统 2)西门子SIMATIC S7-200 PLC编程软件STEP7-Micro/WIN4.0 3)SH全系列步进电机驱动器SH-3F075 四、实验原理 1、PLC控制系统I/O分配表

2、PLC电气接线图 24 伏电源步进电机步进电机驱动器 7-200 图1 PLC电气接线图 3、程序代码（梯形图）图2 电机停止梯形图 (1)按下停止键，I0.0接通，脉冲输出功能关闭，电机停止。

图3 电机正转梯形图 (2)按下正转键，I0.1接通，方向电平复位，脉冲输出功能PWM输出脉冲周期为2000um，脉宽为1000um的脉冲，电机正转。注：寄存器说明 SM77.0 PWM update cycle time value 0 = no update; 1 = update cycle time SM77.1 PWM update pulse width time value 0 = no update; 1=update pulse width SM77.3 PWM time base select 0 = 1 us/tick; 1 = 1ms/tick SM77.4 PWM update method: 0 = asynchronous update, 1 = synchronous update SM77.6 PWM mode select 0 = selects PTO; 1 = selects PWM SM77.7 PWM enable 0 = disables PWM; 1 = enables PWM SMW78 ：PWM cycle time value (range: 2 to 65535) SMW80 ：PWM pulse width value (range: 0 to 65535)

FX1S控制步进电机的实例

FX1S控制步进电机的实例(图与程序) 此主题相关图片如下，点击图片看大图： ·采用绝对位置控制指令(DRVA)，大致阐述FX1S控制步进电机的方法。由于水平有限，本实例采用非专业述语论述，请勿引用。 ·FX系列PLC单元能同时输出两组100KHZ脉冲，是低成本控制伺服与步进电机的较好选择！ ·PLS+，PLS-为步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-为步进驱动器的方向信号端子。 ·所谓绝对位置控制(DRVA),就是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32位寄存器D8140里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140的值清零，也就确定了原点的位置。 ·实例动作方式：X0闭合动作到A点停止，X1闭合动作到B点停止，接线图与动作位置示例如左图(距离用脉冲数表示)。 ·程序如下图：(此程序只为说明用，实用需改善。) 以下内容为需要回复才能浏览 ·说明： ·在原点时将D8140的值清零(本程序中没有做此功能) ·32位寄存器D8140是存放Y0的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A点时，D8140的值是3000。此时闭合X1，机械反转动作到B点，也就是-3000的位置。D8140的值就是-3000。 ·当机械从A点向B点动作过程中，X1断开(如在C点断开)则D8140的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A点停止。 ·当机械停在A点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000的位置上，故而机械没有动作！

直流步进电机plc控制方法

直流步进电机plc控制方法系统功能概述：本系统采用PLC通过步进电机驱动模块控制步进电机运动。当按下归零按键时，电机1和电机2回到零点（零点由传感器指示）。当按下第一个电机运行按键时，第一个电机开始运行，直到运行完固定步数或到遇到零点停止。当按下第二个电机运行按键时，第二个电机开始运行，运行完固定步数或遇到零点停止。两电机均设置为按一次按键后方向反向。电机运行时有升降速过程。 PLC输入点I0.0为归零按键，I0.1为第一个电机运行按键，I0.2为第二个电机运行按键，I0.3为第一个电机传感器信号反馈按键，I0.4为第二个电机传感器信号反馈按键。 PLC输出点Q0.0为第一个电机脉冲输出点，Q0.1为第二个电机脉冲输出点，Q0.2为第一个电机方向控制点，Q0.3为第二个电机方向控制点，Q0.4为电机使能控制点。所用器材： PLC：西门子S7-224xpcn及USB下载电缆。编程及仿真用软件为V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3。直流步进电机2个，微步电机驱动模块2个。按键3个。24V开关电源一个。导线若干。各模块连接方法： PLC与步进电机驱动模块的连接驱动模块中EN+、DIR+、CP+口均先接3k电阻，然后接24V电源。第一个驱动模块CP-接PLC的Q0.0，DIR-接PLC的Q0.2，EN-接PLC的Q0.4 第二个驱动模块CP-接PLC的Q0.1，DIR-接PLC的Q0.3，EN-接PLC的Q0.4 注意 1、PLC输出时电压为24V，故和驱动器模块连接时，接了3k电阻限流。 2、由于PLC处于PTO模式下只有在输出电流大于140mA时，才能正确的输出脉冲，故在输出端和地间接了200欧/2w 下拉电阻，来产生此电流。（实验室用的电阻功率不足，用200欧电阻时功率至少在24*24/200=2.88w，即用3w的电阻） 3、PLC与驱动模块连接时，当PLC输出低电平时不能将驱动模块电平拉低，故在EN-和DIR-上接了200欧/2W下拉电阻驱动模块与电机接法：驱动模块的输出端分别与电机4根线连接电机传感器与PLC连接：传感器电源接24v，信号线经过240欧电阻（试验中两个470电阻并联得到）与24v电源上拉后，信号线接到PLC的I0.3和I0.4 将各模块电源、地线接好。PLC中输入输出各路M对应点均接地，L+对应点均要接24V电源。注意PLC右下角24V DC OUTPUT 不要接。 PLC程序介绍： PLC程序中主要使用向导生成的电机控制函数来控制电机运动。此向导使用方法如下

步进电机的PLC控制系统设计

一、引言随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱（即PLC，机器人，CAD/CAM）之一。目前可编程序控制器（Programmable Controller）简称PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具。二、PLC的基本结构 PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM 和输入/输出接口电路等。如果把PLC看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量，由这些输出变量对外围设备进行各种控制。三、控制方法及研究 1、FP1的特殊功能简介 (1) 脉冲输出

FP1的输出端Y7可输出脉冲，脉冲频率可通过软件编程进行调节，其输出频率范围为360Hz～5kHz。 (2) 高速计数器（HSC） FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，最高计数频率为10kHz，计数范围-8388608～+8388607。 (3) 输入延时滤波 FP1的输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来的不可靠性，其延时时间可根据需要进行调节，调节范围为 1ms～128ms。 (4) 中断功能 FP1的中断有两种类型，一种是外部硬中断，一种是内部定时中断。 2、步进电机的速度控制 FP1有一条SPD0指令，该指令配合HSC和Y7的脉冲输出功能可实现速度及位置控制。速度控制梯形图见图1，控制方式参数见图2，脉冲输出频率设定曲线见图3。

PLC控制步进电机运转

摘要对可编程序控制器的步进电机控制系统进行设计,阐明了可编程序控制器及步进电机的结构和工作原理，同时给出了可编程序控制器控制步进电机电气控制系统的硬件组成和软件设计，包括可编程序控制器输入输出接线图、梯形图、程序设计和步进电机的驱动电路。提出基于PLC的四相八拍步进电机控制的方案,介绍了控制系统的设计方案及其软硬件的实现方法，实现对四相步进电机的启动,停止控制、正反转控制。方法简单易行,编程容易,可靠性高。关键字：步进电动机 PLC 梯形图驱动电路目录 1 引言 (4) 2课题分析 (4) 2.1 任务分析 (4) 2.2 方案设计 (4) 3 反应式步进电机 (6) 3.1 步进电机的结构 (6) 3.2 步进电机的工作原理 (7) 4 可编程器件FX2N-32MR (8) 4.1 FX2N-32MR的结构 (8) 4.2 FX2N-32MR的工作原理 (8) 5 硬件设计 (8) 5.1 I/O端口 (8) 5.2 I/O端子连接线 (9) 5.3 驱动电路 (10) 6 软件设计 (11) 6.1 PLC控制步进电机控制方法 (11) 6.2 梯形图 (12) 7 调试 (14)

7.1 硬件调试 (14) 7.2 软件调试 (15) 7.3 运行调试 (15) 8 结论 (15) 9 心得体会 (15) 参考文献 (16) 1．引言随着微处理器、计算机和数字通信技术的发展，计算机控制已经广泛地应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场做出迅速的反应，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有较高的可靠性和灵活性，可编程器件正是顺应这个要求，PLC已广泛应用各种机械设备和生产过程的自动化控制系统中。步进电机是一种控制精度极高的电机。在PLC步进电动机的控制系统中，输入到步进电动机绕组中的脉冲数或频率可以控制步进电动机的角位移和转速，在给步进电动机的各绕组输入脉冲时需要应用脉冲分配器分配脉冲。 2．课题分析 2.1 任务分析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。 2.2 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

用FX1S 实现PLC控制步进电机的实例(图与程序)

用FX1S 实现PLC控制步进电机的实例(图与程序) 原创2018-01-26 工控教练工控教练 FX1s是晶体管型PLC，有两个脉冲输出端子，分别是Y0 和Y1，能同时输出两组100KHZ的脉冲。PLS+，PLS-是步进驱动器的脉冲信号端子，DIR+，DIR-是步进驱动器的方向信号端子。本次实例的动作方式：当正转开关X0 闭合时，电机动作到A 点停止；当反转开关X1 闭合时，电机动作到B 点停止。1·绝对位置控制(DRVA)，是指定要走到距离原点的位置，原点位置数据存放于32 位寄存器D8140 里。当机械位于我们设定的原点位置时用程序把D8140 的值清零，也就确定了原点的位置。·实例动作方式：正转开关X0 闭合时，电机动作到A 点停止；反转开关X1 闭合时，电机动作到B 点停止。2 三菱FX系列PLC绝对位置控制指令DRVA应用：绝对位置控制指令DRVA的格式：DRVA D0 D2 Y0 Y2 *D0：目标位置，可以是数值或是寄存器，也就是PLC要输出的脉冲个数。*D2：输出脉冲频率，可以是数值或是寄存器。也就是PLC输出的脉冲频率，也就是速度*Y0：脉冲输出地址，只能是Y0或Y1。*Y2：方向控制输出，正向是ON或是OFF，反向是OFF或是ON （根据所控制执行元件设置来确定）3下面是PLC程序的梯形图：(此程序只为说明用，实用需改善。)·在原点时将D8140

的值清零(本程序中没有做此功能)·32 位寄存器D8140 是存放Y0 的输出脉冲数，正转时增加，反转时减少。当正转动作到A 点时，D8140 的值是3000。此时闭合X1，机械反转动作到B 点，也就是-3000 的位置。D8140 的值就是-3000。·当机械从A 点向B 点动作过程中，X1 断开(如在C 点断开)则D8140 的值就是200，此时再闭合X0，机械正转动作到A 点停止。·当机械停在A 点时，再闭合X0，因为机械已经在距离原点3000 的位置上，故而机械没有动作！

PLC控制步进电机的应用案例

P L C控制步进电机的应用案例 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

P L C控制步进电机的应用案例1（利用P L S Y指令）任务：利用PLC作为上位机，控制步进电动机按一定的角度旋转。控制要求：利用PLC控制步进电机顺时针2周，停5秒，逆时针转1周，停2秒，如此循环进行，按下停止按钮，电机马上停止（电机的轴锁住）。 1、系统接线 PLC控制旋转步进驱动器，系统选择内部连接方式。 2、I/O分配 X26——启动按钮，X27——停止按钮；Y1——脉冲输出，Y3——控制方向。 3、细分设置在没有设置细分时，歩距角是，也即是200脉冲/转，设置成N细分后，则是200*N脉冲/转。假设要求设置5细分，则是1000脉冲/转。 4、编写控制程序控制程序可以用步进指令STL编写，用PLSY指令产生脉冲，脉冲由Y1输出，Y3控制方向。 5、脉冲输出指令（PLSY）的使用脉冲输出指令PLSYM8029置1。如上图所示，当X10由ON变为OFF时，M8029复位，停止输出脉冲。若X10再次变为ON则脉冲从头开始输出。注意：PLSY指令在程序中只能使用一次，适用于晶体管输出类型的PLC。 6、控制流程图 7、梯形图程序（参考） 8、制作触摸屏画面

PLC控制步进电机的应用案例2（利用定时器T246产生脉冲）任务：利用步进电机驱动器可以通过PLC的高速输出信号控制步进电机的运动方向、运行速度、运行步数等状态。其中：步进电机的方向控制，只需通过控制U/D-端的On和Off就能决定电机的正传或者反转；将光耦隔离的脉冲信号输入到CP端就能决定步进电机的速度和步数；控制FREE 信号就能使电机处于自由转动状态。 1、系统接线系统选择外部连接方式。PLC控制左右、旋转、上下步进驱动器的其中一个。 CP+端、U/D+端——+24VDC；CP-——Y0；U/D-——Y2；PLC的COM1——GND； A、A-——电机A绕组； B、B-——电机B绕组 2、I/O分配 X0—正转/反转方向，X1—电机转动，X2—电机停止，X4—频率增加，X5—频率减少； Y0—脉冲输出，Y2—方向。 3、编写控制程序 4、制作触摸屏画面 PLC控制步进电机的应用案例3（利用FX2N-1PG产生脉冲）任务：应用定位脉冲输出模块FX2N-1PG，通过步进驱动系统对机器人左右、旋转、上下运动进行定位控制。控制要求：正向运行速度为1000Hz，连续输出正向脉冲，加减速时间为100ms， 1、系统接线系统选择外部连接方式。PLC通过FX2N-1PG控制左右、旋转、上下步进驱动器的其中一个。